Виртуальные испытания интермодального контейнера-цистерны с сосудом из полимерных композиционных материалов

Авторы: И.В. Сергеичев, А.Н. Федоренко, Б.Н. Федулов, С.В. Докучаев, Д.А. Скоропупов

В статье предложена методика проведения виртуальных испытаний интермодальных контейнеров-цистерн с сосудом из полимерных композиционных материалов на основании применения валидированных конечно-элементных моделей. Приведены рекомендации по выбору типа конечного элемента, его размера и свойств. В результате моделирования динамических испытаний контейнера-цистерны, выполненных в соответствии с требованиями части VIII «Контейнеры-цистерны с сосудом из полимерных композиционных материалов» Правил изготовления контейнеров Российского морского регистра судоходства (РС), получены величины деформаций, действующих в конструкции, а также кривая спектра ударного отклика. Результаты виртуальных испытаний сравниваются с результатами полномасштабных натурных испытаний контейнера-цистерны модели КЦХ.ПКМ-25/0.4 разработки АО «Уралкриомаш» (входит в корпорацию «Уралвагонзавод», ГК «Ростех»), применяемого для транспортировки химически агрессивных продуктов. Показано хорошее соответствие расчетных значений деформации элементов контейнера и экспериментальных значений.

Ключевые слова: полимерный композиционный материал, контейнер-цистерна, динамические испытания, кривая спектра ударного отклика, метод конечных элементов, виртуальные испытания.

УДК 629.12:539.32

Об авторах:

И.В. Сергеичев - канд. физ.-мат. наук, АНОВО «Сколковский институт науки и технологий», Центр Проектирования, производственных технологий и материалов, Москва

А.Н. Федоренко - канд. тех. наук, АНОВО «Сколковский институт науки и технологий», Центр Проектирования, производственных технологий и материалов, Москва

Б.Н. Федулов - д-р физ.-мат. наук, АНОВО «Сколковский институт науки и технологий», Центр Проектирования, производственных технологий и материалов, Москва

С.В. Докучаев - ФАУ «Российский морской регистр судоходства», Санкт-Петербург

Д.А. Скоропупов - АО «Уралкриомаш», Нижний Тагил

Страницы: 120-133

Список литературы

1. Ушаков А.Е., Сергеичев И.В., Фетисов А.В., Докучаев С.В. Разработка и сертификация контейнера-цистерны с несущим сосудом из полимерных композиционных материалов для мультимодальных перевозок продуктов химии и нефтехимии // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. 2015. №№ 38/39. с. 101 — 105.
2. Правила изготовления контейнеров. Российский морской регистр судоходства, 2021.
3. Addendum to the Report of the Committee of Experts on the Transport of Dangerous Goods and on the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals on its tenth session ST/SG/AC.10/48/Add.1 — Электронная версия http://unece.org/sites/default/ files/2021-03/ST-SG-AC10-48a1e.pdf
4. LLorca J., Gonzalez C., Molina-Aldareguia J.M., Segurado J., Seltzer R., Sket F., Rodriguez M., Sadaba S., Munoz R., and Canal L.P. Multiscale Modeling of Composite Materials: a Roadmap Towards Virtual Testing // Adv. Mater. 2011, 23, pp. 5130 — 5147.
5. ABAQUS User Manual Documentation, 2019
6. Vasiliev V.V. Composite pressure vessels: Design, analysis and manufacturing // Bull Ridge Publishing, 2009, p. 704.
7. Recommendations on the Transport of Dangerous Goods - Manual of Tests and Criteria ST/SG/AC.10/11/Rev.6, United Nations, 2015.
8. Kelly R., Richman G. Principles and Techniques of Shock Data Analysis, 1969, 105 p.
9. Аппараты поглощающие сцепных и автосцепных устройств железнодорожного подвижного состава. Технические требования и правила приемки// Евразийский совет по стандартизации, метрологии и сертификации, Минск, 2011.
10. Протокол испытаний на динамический удар в продольном направлении, Контейнер-цистерна модели КЦХ-25/0,4-01 производства ОАО «Уралкриомаш» (заводской номер 02/10). Испытательный центр открытого акционерного общества «Научно-внедренческий центр «Вагоны». Санкт-Петербург, 2010.
11. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966. — 688 с.
12. Кобаяси А. Экспериментальная механика. Пер. с англ. — М.: Мир, 1990. — 616 с.