铁路运煤敞车的散体货物动侧压力分布规律研究

摘要

敞车是我国铁路运输的主型车，主要用于运输煤炭、矿石等散体货物。在实际应用中，多数敞车经长期运行会出现局部破损现象，造成该问题的主要载荷因素是散体对敞车的动侧压力。由于现行标准只适用于载重在80t以下的敞车，所以针对载重更大的新型敞车，按照现行标准计算散体货物的动侧压力对敞车进行校核已不能满足设计要求。本文以C80B专用运煤敞车为研究对象，针对不同工况下散体货物对敞车端、侧墙的动侧压力分布规律进行研究并分析不同参数对其的影响，为新型敞车的改进设计和相关计算标准的完善提供参考。
　　第一，运用碰撞非线性有限元方法对满载敞车进行冲击仿真，采用 Drucker-Prager屈服准则来描述散体的物理特性，根据相关规范确定敞车运动工况。通过分析车钩冲击力、车体动应力、端墙相对变形对冲击结果进行评定，并根据冲击过程中被冲击车的速度变化情况总结其运动规律。
　　第二，基于颗粒离散元方法，以PFC3D软件为平台，利用FISH语言编程建立敞车与散体的离散元模型，并根据调车工况下敞车的运动规律对其进行动态模拟。主要研究散体对敞车的动侧压力在垂直方向和水平方向的分布，并针对冲击车与被冲击车的不同情况进行比较。综合各工况的模拟结果，总结出端、侧墙动侧压力合力随冲击加速度变化规律，分析敞车运动的不同阶段的端、侧墙动侧压力变化规律，并根据不同阶段要求与相关规范进行比较。
　　第三，在已建立的敞车与散体离散元模型基础上，对垂向小幅振动工况和曲线运动工况进行模拟分析，并研究不同运动参数对散体对敞车端、侧墙动侧压力分布规律的影响。

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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 散体对敞车动侧压力计算方法

2.1 散体对敞车墙壁的作用机理

2.2 散体对敞车侧压力计算标准

2.3 散体对敞车动侧压力数值模拟方法

2.4 本章小结

第3章 调车工况下满载敞车的冲击仿真分析

3.1 铁道车辆冲击试验标准

3.2 满载敞车冲击有限元模型

3.3 敞车冲击结果的评定

3.4 散体对敞车端墙动侧压力分析

3.5 调车冲击过程中敞车运动规律分析

3.6 本章小结

第4章 调车工况下散体对敞车动侧压力离散元数值模拟

4.1 PFC离散元模型的建立

4.2 散体对敞车静侧压力分析

4.3 敞车的调车工况动态模拟

4.4 散体对敞车动侧压力分布规律分析

4.5 散体对敞车侧压力合力分析

4.6 本章小结

第5章 运行工况下散体对敞车动侧压力离散元数值模拟

5.1 垂向小幅振动工况散体对敞车动侧压力离散元数值模拟

5.2 曲线运行工况散体对敞车动侧压力离散元数值模拟

5.3 本章小结

结论

参考文献

致谢