鐵路客車水箱是客車上必不可少的儲(chǔ)水設(shè)備,具有容量大,強(qiáng)度好以及所占用的空間小等優(yōu)點(diǎn)。隨著我國(guó)鐵路列車行業(yè)全面大幅度提速后,在列車運(yùn)行途中會(huì)經(jīng)常進(jìn)行加速、制動(dòng)操作,列車的大幅度沖擊和振動(dòng)導(dǎo)致客車水箱內(nèi)部水體的沖擊和晃動(dòng)也變的日益突出,使水箱箱壁受到的沖擊載荷也變大。因此,通過(guò)研究水箱內(nèi)液體晃動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,對(duì)保證水箱結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及使用的安全性具有重要意義。同時(shí),通過(guò)優(yōu)化水箱防波板孔徑和厚度及箱體箱壁厚度,對(duì)水箱應(yīng)力的合理分布和水箱輕量化有著十分重要的作用。本文以鐵路普通客車水箱為研究對(duì)象,基于有限元及雙向流固耦合的理論,對(duì)水箱進(jìn)行了沖擊強(qiáng)度分析,并對(duì)水箱防波板孔徑尺寸及箱體厚度進(jìn)行了優(yōu)化。本文首先利用SCDM軟件結(jié)合水箱實(shí)際尺寸建立了水箱結(jié)構(gòu)及流體的幾何參數(shù)化模型,分別對(duì)水箱結(jié)構(gòu)和流體劃分網(wǎng)格,并且網(wǎng)格質(zhì)量要較好。然后,利用有限元分析軟件ANSYS Workbench并使用雙向流固耦合法,根據(jù)《GB/T21563-2008軌道交通機(jī)車車輛設(shè)備沖擊和振動(dòng)試驗(yàn)》中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水箱的縱向方向進(jìn)行沖擊振動(dòng)分析。分別對(duì)盛水量為30%、50%、80%的水箱進(jìn)行沖擊強(qiáng)度分析,分析水箱在沖擊工況下沖擊應(yīng)力對(duì)水... 

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 流固耦合問(wèn)題概述
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題概述
    1.4 目前研究的不足
    1.5 本文研究的主要內(nèi)容
2 流固耦合和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論
    2.1 流固耦合理論
        2.1.1 流固耦合分類
        2.1.2 流固耦合數(shù)值計(jì)算的研究方法
        2.1.3 流固耦合系統(tǒng)基本控制方程
    2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
        2.2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的建立
        2.2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的三要素
        2.2.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的算法
    2.3 本章小結(jié)
3 水箱結(jié)構(gòu)的有限元模型
    3.1 ANSYS Space Claim軟件介紹
    3.2 水箱三維模型
    3.3 水箱結(jié)構(gòu)和流體域有限元模型的建立
    3.4 本章小結(jié)
4 水箱沖擊強(qiáng)度及模態(tài)分析
    4.1 CFX軟件介紹
    4.2 水箱沖擊強(qiáng)度分析
        4.2.1 雙向流固耦合
        4.2.2 VOF模型
        4.2.3 沖擊工況與計(jì)算方法
        4.2.4 邊界條件的設(shè)置
        4.2.5 水箱沖擊計(jì)算結(jié)果分析
    4.3 水箱預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析
    4.4 本章小結(jié)
5 基于響應(yīng)面法的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    5.1 響應(yīng)面優(yōu)化方法的概述
    5.2 客車水箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型
        5.2.1 目標(biāo)函數(shù)
        5.2.2 約束條件
        5.2.3 設(shè)計(jì)變量
    5.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法
    5.4 水箱結(jié)構(gòu)響應(yīng)面近似模型
    5.5 水箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于響應(yīng)面近似模型的汽車后橋橋殼優(yōu)化[J]. 王強(qiáng),蘇小平,尹振華.  輕工學(xué)報(bào). 2019(01)
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[3]振動(dòng)沖擊下水體晃蕩對(duì)水箱部件動(dòng)力學(xué)特性的影響[J]. 宿崇,馬紀(jì)軍,張偉慶.  機(jī)械設(shè)計(jì). 2018(06)
[4]D24施工便梁有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 王玉璞,程文明.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2018(04)
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[6]熱流固耦合下增壓器渦殼多目標(biāo)優(yōu)化[J]. 李發(fā)宗,童水光,袁銘鴻.  中國(guó)機(jī)械工程. 2016(06)
[7]充液貯箱液固耦合振動(dòng)模態(tài)與阻尼比研究[J]. 沈驥,張美艷,唐國(guó)安.  振動(dòng)與沖擊. 2016(04)
[8]基于雙向流固耦合的動(dòng)車組水箱強(qiáng)度分析[J]. 吳作偉,梁闖,郭海霞.  北京交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(06)
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碩士論文
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[2]高速動(dòng)車組車下懸吊水箱設(shè)備液固耦合振動(dòng)分析和影響研究[D]. 羅超勇.西南交通大學(xué) 2014
[3]基于雙向流固耦合的200升水箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 胡萍.北京交通大學(xué) 2014
[4]基于流固耦合作用罐式集裝箱的強(qiáng)度分析與研究[D]. 孫麗娜.南昌大學(xué) 2012
[5]基于流固耦合分析的動(dòng)車組水箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 梁闖.北京交通大學(xué) 2012
[6]基于ANSYS Workbench的流固耦合計(jì)算研究及工程應(yīng)用[D]. 解元玉.太原理工大學(xué) 2011
[7]基于對(duì)稱拉丁超立方設(shè)計(jì)的多目標(biāo)進(jìn)化算法[D]. 王群.西安電子科技大學(xué) 2011
[8]移動(dòng)式壓力容器介質(zhì)晃動(dòng)數(shù)值模擬及防波裝置研究[D]. 陳志偉.浙江大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3712124