C80B敞车散体货物压力分析与仿真

摘要

铁路运输关系到我国的经济命脉，而铁路运输的主要货物为散粒煤、粮食等散体货物。散体货物对敞车的侧压力分析是设计新型敞车的重要组成部分。铁路运输的高速化、重载化使得我国现行散体货物作用力标准已经不能满足新型敞车的设计要求。所以，为加快我国铁路运输高速化和重载化进程，需要对敞车散体货物侧压力分布规律进行进一步探讨，为新型敞车的设计改进提供更加可靠地依据。
　　大秦线上的C80B型不锈钢敞车承担着重要的运输任务，本文将以C80B敞车为研究对象，以散粒煤作为运载货物来进行散体货物对敞车端、侧墙的侧压力分布情况进行研究。
　　第一，在理论层面阐述了离散单元法和有限单元法两种数值模拟方法，讨论了两种方法各自的优劣势，提出了本文的模拟方案。
　　第二，采用逐层渐进计算法建立散体静侧压力的数学模型，通过与试验数据的对比来验证理论计算的正确性。对散体的滑裂面、静侧压力分布情况、侧压力合力及合力作用点进行求解，并研究了散体内、外摩擦角对静侧压力的影响。
　　第三，以PFC3D为平台，建立敞车缩减模型与散体颗粒模型，分析散体颗粒在静止时对敞车的静侧压力和在冲击载荷下对敞车的动侧压力。主要分析了颗粒粒度的大小对静侧压力的影响，对敞车运行阶段划分的影响和随冲击时间动侧压力变化规律的影响。
　　第四，建立敞车的车体模型，以 ABAQUS为平台，采用多孔弹性模型+Drucker-Prager准则（PE+DP）来描述散体货物，模拟散体货物对敞车端墙的冲击作用，并对端墙的变形情况、动应力和动侧压力的分布情况进行分析。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究历史与现状

1.3 课题主要研究内容

第2章 散体对敞车侧压力分析的数值方法

2.1 散体材料简介

2.2 离散单元法

2.3 有限单元法

2.4 模拟方案设计

2.5 本章小结

第3章 散体对敞车侧压力的理论计算

3.1 滑裂散体应力状态分析

3.2 散体静侧压力的逐层渐进计算方法

3.3 滑裂面特性分析

3.4 散体对敞车侧压力值计算

3.5 本章小结

第4章 散体对敞车侧压力的离散元模拟

4.1 敞车运动分析

4.2 离散元模拟方案

4.3 离散元模型建立

4.4 敞车静侧压力分析

4.5 冲击载荷下敞车动侧压力分析

4.6 本章小结

第5章 散体货物对敞车端墙的冲击仿真

5.1 有限元模型的建立

5.2 散体货物对满载敞车的冲击仿真

5.3 本章小结

结论

参考文献

致谢