無中梁罐車液體晃動載荷下受力分析.pdf

1、西安車輛廠自從1997年開始批量生產(chǎn)G70一來，不時有罐體枕梁腹板立焊縫裂紋的報告。鐵道部組織了21t軸重貨物列車進行120km/h的環(huán)形線可靠性及綜合性試驗。試驗結果表明，無中梁罐車存在枕梁腹板與牽引梁立焊縫裂紋及枕梁腹板與枕梁上蓋板之間的裂紋。經(jīng)西安廠對裂紋的發(fā)展情況進行分析，初步斷定為焊縫的疲勞裂紋。從頻率和原始波形來看，橫向是一種耦合振動，車輛1位、2位的振動頻率及相位基本一致，說明該車的主要振型是橫向擺動，同時，一定存在某種振

2、動頻率與罐體接近的振型與罐體耦合在一起。隨著鐵路貨車朝著重載方向的發(fā)展趨勢，對此類罐車作進一步的受力分析已顯得非常迫切。本文著重從受力的角度來探討裂紋形成的外在因素，期望從根本上解決此類問題的發(fā)生。 在以往的設計中，為了簡化計算，常常以靜力計算的形式來求證車輛的結構強度，對動態(tài)載荷的考慮，也是選擇適當?shù)膭雍上禂?shù)，按靜力疊加的方式進行計算。雖然結構強度計算和靜強度試驗均滿足相關標準，但實際運用中還出現(xiàn)裂紋。根據(jù)疲勞裂紋產(chǎn)生的機理，

3、其外部條件主要為交變載荷。而罐車交變載荷產(chǎn)生的主要原因是液體晃動。因此，在罐車結構設計中，除保留傳統(tǒng)的載荷外，增加罐體內液體晃動引起的載荷是符合實際情況的。 本文根據(jù)流體力學的基本原理，應用液體橫向晃動數(shù)學模型，計算出標記載重的G70K液體橫向晃動的固有頻率為5.1805、8.8006、11.9639，最小頻率與環(huán)線試驗報告中橫向振動頻率3.75(G79K6283954)及4.0～4.9(G70H6450103)比較接近，這說明

4、液固耦合振動是存在的；液體晃動載荷的大小、方向隨時間而變化。結合G70K的罐體模型，將液體橫向晃動的壓力函數(shù)加載在模型上，經(jīng)過Ansys有限元計算，與未加載液體晃動載荷時的受力分析進行比較，得出一個結論：在正常運行狀態(tài)下，液體晃動載荷對罐體及枕梁腹板的受力有較大的影響，可以認為液體晃動載荷是造成枕梁腹板裂紋的主要原因之一。 根據(jù)分析，論文對枕梁腹板的結構提出以下改進措施：一、提高枕梁腹板自身的強度；二、通過改變枕梁側蓋板的形狀來