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基于SolidWorks的集装箱强度分析

发表时间: 2017/8/16 作者: 王希凤*颜利锋 来源: 互联网
以集装箱为研究对象,利用SolidWorks软件进行建模仿真,分析集装箱结构强度。数据对比表明SolidWorks软件的兮忻结果干口试验数据基本吻合,为集装箱的设计和计算提供了可靠的方法和依据,并节省了研发费用和缩短了开发周期。
 

    0 引言

    集装箱是具有一定强度、刚度和规格的专用大型装货容器。在船舶、港口、航线、中转站等物流体系中起着不可或缺的作用。集装箱最早没计采川制样方法,采集工业实验数据不断改进,该方法汁算复杂,制样周期长,开发费用高。本文采用SolidWorks软什对集装箱进行结构强度分析,根据仿真模型设计制造。并对其进行结卡句强度试验,比较仿真分析和试验数据用以检验仿真分析的正确性。

    l 建立集装箱仿真模型

    1.1 建立集装箱三维模型

    到1985年为止.国际化标准组织对集装箱已经分成13种标准规格,本文分析的集装箱规格为20尺柜,其外型尺寸为20英尺×8英尺×8英尺(5.69 m×2.13m×2.18m),如图l所示。该规格集装箱配货毛重一般住17.5t左右,体积为24m3~26m3。

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    图1 集装箱三维模型

    1.2 建立集装箱仿真模型

    在建模仿真模型过程中,不需要将所有的零部件部考虑进去,可根据具体的仿真目的和需要合理地忽略删减不必要的部分.以达到仿真目的的同时尽可能地简化模型。本模型的培本假设如下:① 材料连续无空隙;② 材料各处性质相同;③ 任意方向材料性质相同:① 变形远小于构建尺寸,可用变形前的尺寸和几何形状进行计算。

    采用SolidWorks本身自带的构建功能设计集装箱模型。集装箱左右门及其安装连接的轴、插销等对结构强度影响不大,这些零部件不加入分析中,予以省略。简化后的集装箱模型如2所示。

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    图2 简化后的集装箱模型

    本集装箱采用框架结构,四周由立柱焊接成承载框架。底部焊接十几组横梁许与框架组焊;底部焊接20mm厚钢板,用来载物,左侧、右侧、前侧及顶部焊接2mm厚波纹挡板,用来包覆货物。

    框架在框剪结构中起主要承载作用,本文将所有框架结构均采用实体离散,其余包覆货物的规则性挡板和底板采川壳体离散.这种方法离散的好处足:在保证重要承载零部件分析精度达到要求的前提下,降低分析难度.提高分析效率。零部件之问没有相对移动,所有零部件之间的连接采用全局接触结合,实体零部件和壳体零部件采用优先级别的结合。

    根据国际标准.20尺柜静态载重20t,取3倍的安全系数,所以分析时施加的裁荷为60t的静态力,均匀分布在底板上,周边不施加载荷。底部四个底角固定,模拟真实固定方式。对模型的各零部件进行物理信息的定义,包括构件名称的修改、材料属性的修改等。离散后的模型节点数为453643,单元总数为237555。离散后的集装箱模型如图3所示。

    2 集装箱结构强度分析

    运行静态汁算,得到了集装箱的应力和位移分布云图,如图4和图5所示。

    集装箱框架材质主要是耐侯钢,零部件屈服强度大约在370MPa左右,从图4和图5中口可以看出,集装构件表面上,构件变形为1.201mm。由此可知两种载荷施加办法对结果影响非常小。

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    图3 载荷作用于构件表面上的模型

    4 仿真结果与试验结果对比分析

    本文采用ANSYS Workbench平台分析计算了构件在不同加载方式时的变形情况,并与试验值进行了对比。载荷作用于构件表面计并数据仅比载简作用于垫板上大1.5%,可见模拟计算时两种加载方式对变形影响很小,究全可忽略小计。载荷作用于构件表面与试验值相差12.9%,在可接受范围内,模拟计算与试验是基本吻合的。对复杂构件,可采用在构件表面直接加载的方式,减少接触计算,许极大地减少了网格数艟.提升了计算述度。具有较大的现实意义。

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责任编辑:郝秋红