Компьютерное моделирование гидродинамической нагруженности области люка-лаза вагона-цистерны

Abstract

Разработана конечно-элементная модель срединной продольной плоскости котла с жидкостью в программном комплексе ANSYS, учитывающая наличие люка-лаза с его обечайкой и позволяющая выполнять численные расчеты значения давлений жидкости на металлоконструкцию кузова с учетом возможности имитации частичного заполнения котла, свойств перевозимого жидкого груза и кинематических параметров движения вагона. Получены временные зависимости давления жидкости на внутреннюю поверхность котла для различных уровней его заполнения жидким грузом. Анализ результатов расче- тов при заполнении котла вагона-цистерны более 80 % показал, что максимальные зна- чения давлений в области соединения обечайки котла и люка-лаза значительно превы- шают испытательное давление, а при нормативном наливе превышение зафиксировано для всех областей. Выполнено исследование нагруженности узла при изменении высоты части обечайки люка-лаза, расположенной внутри котла. Определены рациональные размеры вышеуказанного параметра для различных уровней заполнения котла, с позиции минимального гидродинамического нагружения при соударении вагонов.

Finite element model of median longitudinal plane of a boiler with liquid is developed in ANSYS software allowing for the man-hole with its shell and enabling to make computation of the values of liquid pressures on metal structure of the body taking into account the possibility of partial boiler filling simulating, the properties of liquid load transported and kinematic parameters of a car movement. Time relations for liquid pressure on internal surface of the boiler for different levels of boiler filling with liquid load are obtained. The study of the computation results when filling the car tank to over 80 % demonstrated that maximum pressure values in the area of boiler shell and man hole joining greatly exceed test pressure and at standard filling the excess is reported for every area. The study of stress loading of a unit at the change of the height of the part of the man hole shell located in the boiler is conducted. Efficient values of the above parameter for different filling levels of the boiler are defined with regard to minimum hydrodynamic stress loading during car collision.