T-CCIASD 10005-2023 集裝箱結(jié)構(gòu)有限元分析指南

ICS

55.180.10CCS

A

85團(tuán) 體 標(biāo) 準(zhǔn)T/CCIASD

—2023集裝箱結(jié)構(gòu)有限元分析指南Guide

finite

analysis

of

2023-02-21

發(fā)布 2023-03-01

實(shí)施中國(guó)集裝箱行業(yè)協(xié)會(huì) 發(fā)布T/CCIASD

10005—2023 前言

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III1

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12 規(guī)范性引用文件

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13 術(shù)語(yǔ)和定義

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14

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24.1 有限元分析目的

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24.2 有限元分析類型

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25 有限元分析流程

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26 建立分析檔案及有限元分析規(guī)劃

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36.1 建立分析檔案

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36.2 有限元分析規(guī)劃

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47 建立有限元模型

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47.1 單位制

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47.2 坐標(biāo)系

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47.3 全局單元長(zhǎng)度

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57.4 單元類型

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57.5 三維數(shù)模預(yù)處理

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67.6 零件屬性配置

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67.7 總體結(jié)構(gòu)分級(jí)

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77.8 零部件連接

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77.9 網(wǎng)格劃分

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118 有限元模型檢查及試算

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118.1 檢查有限元模型自重

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118.2 檢查零部件焊接

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128.3 檢查零部件活動(dòng)連接

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128.4 檢查網(wǎng)格質(zhì)量

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128.5 有限元模型試算

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129 工況設(shè)置、求解及分析結(jié)果檢查

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129.1 工況設(shè)置及求解

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129.2 分析結(jié)果檢查

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1310 分析報(bào)告編制及數(shù)據(jù)歸檔

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14T/CCIASD

10005—202310.1 編制分析報(bào)告

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1410.2 數(shù)據(jù)歸檔

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14附錄

A（資料性） 有限元分析單位制系統(tǒng)及網(wǎng)格質(zhì)量控制指標(biāo)

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16附錄

B（資料性） 有限元模型殼-殼焊接方法圖示........................................

18附錄

C（資料性） 有限元模型特殊連接方法圖示

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20參考文獻(xiàn)

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21IIT/CCIASD

10005—2023 本文件按照GB/T

—《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)集裝箱行業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)管理委員會(huì)提出并歸口。特種運(yùn)輸設(shè)備制造有限公司。本文件主要起草人：沈彥杰、許小敏、陸宏、陳健昭、黃紅珍、謝韻。本文件為首次發(fā)布。IIIT/CCIASD

10005—20231 范圍則、結(jié)果評(píng)估、模型修正、結(jié)果輸出、數(shù)據(jù)處理、報(bào)告編寫等內(nèi)容。本文件適用于通用集裝箱產(chǎn)品研制過(guò)程中的總裝結(jié)構(gòu)靜力有限元分析。2 規(guī)范性引用文件文件。GB/T

31054 機(jī)械產(chǎn)品計(jì)算機(jī)輔助工程有限元數(shù)值計(jì)算術(shù)語(yǔ)GB/T

33582 機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析通用規(guī)則3 術(shù)語(yǔ)和定義GB/T

31054和GB/T

33582界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。為了便于使用，以下重復(fù)列出了GB/T

33582的某些術(shù)語(yǔ)和定義。3.1有限元建模

finite

modeling加等步驟。[來(lái)源：GB/T

33582-2017，3.1]3.2單元

具有幾何、物理屬性的最小求解域。[來(lái)源：GB/T

33582-2017，3.6]3.3質(zhì)量單元

mass

element表征只具備質(zhì)量屬性的單元。[來(lái)源：GB/T

33582-2017，3.11]3.4板/売

plane/shellT/CCIASD

10005—2023一類厚度方向尺寸遠(yuǎn)小于長(zhǎng)度和寬度方向尺寸的結(jié)構(gòu)。[來(lái)源：GB/T

33582-2017，3.15]3.5實(shí)體

solid

body由面或棱邊構(gòu)成封閉體積的三維幾何體。[來(lái)源：GB/T

33582-2017，3.16]4 概述4.1 有限元分析目的常有如下應(yīng)用場(chǎng)景：a) 在概念設(shè)計(jì)階段，支持集裝箱結(jié)構(gòu)空間布局、零件選型和材料選擇；b) 在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，評(píng)估集裝箱結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工況下的強(qiáng)度、剛度；c) 在設(shè)計(jì)變更階段，提供變更前后結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)力學(xué)性能對(duì)比，評(píng)估設(shè)計(jì)變更的合理性與安全性；d) 在施工部署階段，評(píng)估施工工藝對(duì)集裝箱結(jié)構(gòu)影響，支持工藝優(yōu)化和工裝設(shè)計(jì)；e) 功能的平衡；f) 極限分析，計(jì)算給定集裝箱結(jié)構(gòu)在特定場(chǎng)景下可承受的極限載荷；g) 失效診斷，對(duì)實(shí)際使用中發(fā)生結(jié)構(gòu)失效的集裝箱進(jìn)行診斷，分析失效原因。4.2 有限元分析類型4.2.1 按力學(xué)類型分按力學(xué)類型，可將有限元分析分為：a) 靜力學(xué)分析，包含線性靜力學(xué)和非線性靜力學(xué)分析；b) 動(dòng)力學(xué)分析，包含線性動(dòng)力學(xué)和非線性動(dòng)力學(xué)分析。4.2.2 按結(jié)構(gòu)層級(jí)分根據(jù)集裝箱結(jié)構(gòu)組成層級(jí)，可將有限元分析分為：a) 零件級(jí)分析；b) 部裝或模塊級(jí)分析；c) 總裝或系統(tǒng)級(jí)分析。5 有限元分析流程集裝箱結(jié)構(gòu)有限元分析流程如下：a) 建立分析檔案；b) 有限元分析規(guī)劃；T/CCIASD

10005—2023c) 建立有限元模型；d) 有限元模型檢查；e) 有限元模型試算；f) 工況設(shè)置及求解；g) 分析結(jié)果檢查；h) 編制分析報(bào)告； 數(shù)據(jù)歸檔。6 建立分析檔案及有限元分析規(guī)劃6.1 建立分析檔案6.1.1 基礎(chǔ)信息歸集開始有限元分析工作前宜梳理、歸集所需的基礎(chǔ)信息并建立分析檔案，包括：a) 任務(wù)目標(biāo)，包括：1) 任務(wù)要求完成時(shí)間，其決定了采用的分析方法；2) 分析報(bào)告形式，用于內(nèi)部設(shè)計(jì)評(píng)審宜采用簡(jiǎn)單報(bào)告，用于外發(fā)客戶或第三方審查宜采用正式報(bào)告；3) 分析報(bào)告語(yǔ)言，宜根據(jù)報(bào)告閱讀人員實(shí)際需求，采用中文或外文。b) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度相關(guān)要求；c) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖紙和三維數(shù)模，注意下列要點(diǎn)：1) 如采用三維設(shè)計(jì)，可直接歸檔三維數(shù)模；2) 如采用CAD軟件建立圖紙?jiān)儆萌S建模軟件建立數(shù)模，宜先校對(duì)三維數(shù)模與圖紙的一致性，確認(rèn)無(wú)誤后再歸檔。d) 產(chǎn)品額定重量，包括：1) 產(chǎn)品理論總重、自重、載重；2) 對(duì)于設(shè)備箱等載重分布明顯不連續(xù)的集裝箱，補(bǔ)充采集箱內(nèi)載重具體分布。e) 零件材料清單，包括：1) 零件與材料的對(duì)應(yīng)關(guān)系；2) 金屬材料的彈性模量、泊松比、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率等參數(shù)；3) 非金屬材料一般作為各向同性材料簡(jiǎn)化處理，列出密度、等效彈性模量、等效泊松比；4) 非金屬材料如要精確處理的，宜根據(jù)其材料本構(gòu)，通過(guò)查詢材料手冊(cè)或進(jìn)行材料試驗(yàn)來(lái)獲取相關(guān)力學(xué)參數(shù)。f) 滿焊以外的間斷焊、塞焊、鉸接、螺栓、螺釘、鉚釘、卡扣等特殊連接清單；g) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)試工況，以及根據(jù)特殊使用需求定義的非標(biāo)測(cè)試工況。6.1.2 補(bǔ)充信息搜集除上述信息外，可補(bǔ)充搜集下列信息：T/CCIASD

10005—2023a) 義非標(biāo)測(cè)試工況；b) 以確定特殊載荷條件；c) 等信息；d)產(chǎn)品歷史測(cè)試記錄，搜集產(chǎn)品以前的相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)，如樣箱試驗(yàn)數(shù)據(jù)等。6.2 有限元分析規(guī)劃有限元分析規(guī)劃是為了制定總體分析方案，包括：a) 確定有限元分析類型，包括下列要點(diǎn)：1) 判斷測(cè)試大綱中的工況需要采用靜力線性還是非線性分析；2)大平板受面壓，其法向剛度隨變形加大而增加，宜打開幾何非線性開關(guān)；3) 梁在軸心受壓，彎曲變形較大時(shí)要考慮失穩(wěn)，宜打開幾何非線性開關(guān)；4) 考察零部件塑性變形時(shí)，宜采用非線性材料本構(gòu)；5) 零部件之間變形后互相接觸和分離，宜采用狀態(tài)非線性分析。b) 模型允許的計(jì)算規(guī)模和模型精度；c) 定義有限元模型，包括下列要點(diǎn)：1) 附屬件；2) DNV2.7-1中對(duì)近海集裝箱需要參與結(jié)構(gòu)計(jì)算的零部件進(jìn)行了明確定義。d)e) 分析數(shù)據(jù)、測(cè)試數(shù)據(jù)等。7 建立有限元模型7.1 單位制有限元模型單位制宜統(tǒng)一且簡(jiǎn)潔，可采用國(guó)際單位制（SI）（見附錄A.1）。但對(duì)集裝箱的結(jié)構(gòu)有限元分析推薦采用常用單位制（見附錄A.2），因其變形、應(yīng)力等單位與行業(yè)常用單位保持了一致。7.2 坐標(biāo)系7.2.1 全局坐標(biāo)系7.2.1.1 坐標(biāo)軸定義T/CCIASD

10005—2023全局坐標(biāo)系一般選擇右手笛卡爾直角坐標(biāo)系。推薦將直角坐標(biāo)系的X軸對(duì)應(yīng)箱體縱向，Y軸對(duì)應(yīng)箱體垂向，Z軸對(duì)應(yīng)箱體橫向。箱體縱向與底架側(cè)梁長(zhǎng)度方向一致，箱體橫向與底架橫梁長(zhǎng)度方向一致，箱體垂向與箱體高度方向一致。7.2.1.2 坐標(biāo)軸正方向定義20后端，與之相對(duì)的一端為前端；站在后端面朝前端，左手一側(cè)為箱體左側(cè)，右手一側(cè)為箱體右側(cè)。推薦坐標(biāo)軸正方向?yàn)椋篨軸正方向由箱體前端指向后端，Y軸正方向由箱底指向箱頂，Z軸正方向由箱體右側(cè)指向左側(cè)，這與集裝箱圖紙常見的繪圖坐標(biāo)系也保持了一致。7.2.1.3 坐標(biāo)系原點(diǎn)位置元模型前處理和計(jì)算。7.2.2局部坐標(biāo)系便于加載。7.3 全局單元長(zhǎng)度劃分的長(zhǎng)度。推薦采用均勻的單元長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行集裝箱結(jié)構(gòu)有限元分析，全局單元長(zhǎng)度一般為10mm~30mm。如果硬件算力足夠，單元長(zhǎng)度也可小于10mm，以得到更為精細(xì)的計(jì)算結(jié)果。不推薦采用過(guò)小的單元長(zhǎng)度，容易引起幾何不連續(xù)區(qū)域的應(yīng)力噪點(diǎn)，干擾有限元分析的結(jié)果判讀。采用合適的單元長(zhǎng)度，能平衡計(jì)算精度與求解效率，也能過(guò)濾有限元法分析結(jié)果中的部分?jǐn)?shù)值噪點(diǎn)。7.4 單元類型7.4.1 單元類型選擇集裝箱主要的幾類零件，單元類型選擇如下：a) 薄壁型零件，如墻板、管材、鈑金件等，宜采用一階薄殼單元模擬；b) 塊體型零件，如角件、鎖頭、鎖座、鉸鏈等，宜采用一階實(shí)體單元模擬；c) 表中的“平均腿厚”；d) 壓的宜采用一階三維桿單元模擬。7.4.2 單元類型選擇示例T/CCIASD

10005—2023基于前述方法，以20英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱為例，單元類型可選擇如下：a) 前墻板、側(cè)板、頂板、地板、門板、叉槽底板等板件采用一階薄殼單元模擬；b)梁、門豎梁、鎖桿等薄壁梁采用一階薄殼單元模擬；c) d)如要考察木地板與底橫梁鎖釘區(qū)域的局部應(yīng)力分布，則推薦采用一階實(shí)體單元模擬木地板。7.5 三維數(shù)模預(yù)處理7.5.1 幾何模型簡(jiǎn)化對(duì)三維數(shù)模中的幾何進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化處理可減少一定的計(jì)算量，幾何簡(jiǎn)化有下列注意點(diǎn)：a) 幾何簡(jiǎn)化不宜對(duì)有限元分析精度產(chǎn)生明顯影響；b)對(duì)應(yīng)力集中區(qū)域或者應(yīng)力梯度變化劇烈區(qū)域，宜忠于原模型，不宜進(jìn)行幾何簡(jiǎn)化；c) 等特征；d) e) 幾何簡(jiǎn)化后，質(zhì)心坐標(biāo)及質(zhì)量與原三維數(shù)模相比，誤差宜在合理范圍內(nèi)。7.5.2抽取零件中面抽取零件中面有下列注意點(diǎn)：a) 沿零件厚度方向，向零件厚度中心偏置一半的厚度得到；b) 抽取，并自動(dòng)為中面賦予相應(yīng)零件的厚度；c) 如果采用的有限元前處理軟件，在抽中面功能中還包含自動(dòng)延伸開關(guān)，注意將這些開關(guān)打開，并設(shè)置合適的容差，使得間距在容差范圍內(nèi)的兩個(gè)零件中面，能通過(guò)自動(dòng)延伸處于相接狀態(tài)，這會(huì)顯著提高有限元模型處理階段零部件之間的連接效率；d) 在零件中面抽取完畢后，刪除原零件的所有幾何面，避免對(duì)后續(xù)有限元模型處理形成干擾；e) 采用實(shí)體單元模擬的零部件，維持原幾何不變。7.6零件屬性配置零件屬性配置一般包括下列信息：a) 零件編號(hào)，是零件唯一的號(hào)，可用于零件的快速選擇；b) 零件名稱，可參考三維數(shù)模中零件的命名，用于零件的識(shí)別；c) 合適的單元公式；d) 零件截面信息，如殼單元的厚度、梁?jiǎn)卧慕孛嫘螤钆c尺寸、桿單元的截面積等；e) 零件材料屬性，如密度、彈性模量、泊松比等。T/CCIASD

10005—20237.7 總體結(jié)構(gòu)分級(jí)7.7.1 分級(jí)方式總體結(jié)構(gòu)基本分級(jí)方式如下：a) 楣門檻等；b) 斜梁，側(cè)框立柱、縱梁與斜梁，叉槽組件等；c) 三級(jí)結(jié)構(gòu)，包括與二級(jí)結(jié)構(gòu)連接的梁，通常為短梁；d)四級(jí)結(jié)構(gòu)，包括墻板、頂板、地板、隔板、加強(qiáng)板等板件；e) 五級(jí)結(jié)構(gòu)，包括門、窗等開閉件；百葉窗，排風(fēng)口等局部開孔結(jié)構(gòu)；f)六級(jí)結(jié)構(gòu)，包括鉸鏈、銷、鎖頭、鎖座等運(yùn)動(dòng)副有關(guān)的連接件。7.7.2 連接順序接關(guān)系，采用相適應(yīng)的有限元模型連接方法。7.8 零部件連接7.8.1 焊接7.8.1.1 殼-殼焊接7.8.1.1.1 殼-殼對(duì)接焊殼-殼對(duì)接焊可參考如下方法：a) 焊縫處共節(jié)點(diǎn)；b) 厚度為兩個(gè)零件厚度之和的一半，窄面材料屬性跟隨兩個(gè)零件中材料強(qiáng)度較弱一方（見附錄B.1）；c) 若對(duì)接焊的兩個(gè)零件有拼縫，連接方法同b)。7.8.1.1.2 殼-殼角焊殼-殼角焊可參考如下方法：a) 45屬性（見附錄B.2）；b) 若兩個(gè)零件呈正交或斜交，斜交夾角小于45°，通過(guò)一個(gè)零件向另一個(gè)零件構(gòu)建垂直投影面，延伸，與原零件具有相同屬性（見附錄B.2）。T/CCIASD

10005—20237.8.1.1.3 殼-殼搭接焊殼-殼搭接焊可參考方法：通過(guò)一個(gè)零件向另一個(gè)零件構(gòu)建垂直投影面，并在投影后的交界處共享料屬性跟隨兩個(gè)零件中材料強(qiáng)度較弱一方（見附錄B.3）。7.8.1.1.4 殼-殼塞焊殼-殼塞焊可參考如下方法：a) 若塞焊孔直徑小于單元長(zhǎng)度，采用下列步驟：1) 將塞焊孔簡(jiǎn)化為方孔，方孔邊長(zhǎng)等于塞焊孔直徑；2) 縫處共節(jié)點(diǎn)；3) 兩個(gè)零件中材料強(qiáng)度較弱一方；4) 將零件塞焊孔處填充，填充的面其厚度、材料屬性與塞焊孔所在零件厚度一致。b) a)。7.8.1.1.5型腔式組合梁殼-殼焊接對(duì)于由開口型材通過(guò)間斷焊拼接而成的型腔式組合梁，其殼-殼焊接可采用如下方法：a) 若拼接接頭為對(duì)接焊，可在間斷焊焊縫處參考上述殼-殼對(duì)接焊方法進(jìn)行連接；b) 若拼接接頭為角焊，可在間斷焊焊縫處參考上述殼-殼角焊方法進(jìn)行連接；c) 若拼接接頭為搭接焊，可在間斷焊焊縫處參考上述殼-殼搭接焊方法進(jìn)行連接，如果組合梁彎曲變形較大，在搭接面處建立接觸單元，以考慮搭接面處的相互作用。7.8.1.2 實(shí)體-實(shí)體焊接實(shí)體-實(shí)體焊接可參考如下方法：a) 兩個(gè)零件完全滲透焊接的，在結(jié)合面采用共享面形式連接，即兩個(gè)零件在共享面上共節(jié)點(diǎn)；b) 兩個(gè)零件不完全滲透焊接的，在焊縫處以共享邊形式連接，即兩個(gè)零件在共享邊上共節(jié)點(diǎn)；c) 開坡口的零件，連接時(shí)將坡口填充。7.8.1.3 殼-實(shí)體焊接7.8.1.3.1 殼-實(shí)體焊接注意點(diǎn)殼與實(shí)體的焊接有下列注意點(diǎn)：a) 個(gè)節(jié)點(diǎn)有63個(gè)平動(dòng)自由度與33個(gè)平動(dòng)自由度，兩者節(jié)點(diǎn)自由度不協(xié)調(diào)；b) 若直接采用共享邊形式進(jìn)行殼-實(shí)體焊接，某些情況下會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)零件在焊接接頭處無(wú)法傳遞靜定；T/CCIASD

10005—2023c) 轉(zhuǎn)軸形成轉(zhuǎn)動(dòng)副。7.8.1.3.2 殼-殼-實(shí)體焊接可參考如下方法：a)b)補(bǔ)充焊縫法，先在殼-實(shí)體焊縫處共享幾何邊，再?gòu)臍んw上靠近共享幾何邊處引出一個(gè)窄面與實(shí)體再次構(gòu)建共享幾何邊；c) 穿透法，將殼延伸并穿入實(shí)體內(nèi)一小段距離，在殼-實(shí)體相交處共享幾何邊，控制實(shí)體在生成體網(wǎng)格時(shí)與穿入實(shí)體內(nèi)的殼單元共節(jié)點(diǎn)。7.8.2 鉸接7.8.2.1 模擬方法集裝箱發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件之間多采用鉸接，典型的如門頁(yè)與門框上的支耳、活動(dòng)門楣與角件、折疊箱端墻與底架，鋼卷箱活動(dòng)V形支撐與底架等，鉸接的本質(zhì)是通過(guò)孔、軸配合，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副。鉸接在有限元模型中可以參考如下方法模擬：a) 接觸單元法，可采用下列步驟：1) 建立轉(zhuǎn)動(dòng)副上的全部零件有限元模型，如銷軸、帶孔鉸鏈板等；2) 3) 免加載后主、從接觸面之間產(chǎn)生剛體位移。b) 多點(diǎn)約束法（），可采用如下步驟：1) 建立轉(zhuǎn)動(dòng)副上的全部零件有限元模型；2) 接，即耦合所有自由度；3)在軸的兩端建立多點(diǎn)約束形成的剛性區(qū)域參考上步；4)采用約束方程，耦合軸、孔端部對(duì)應(yīng)空質(zhì)量點(diǎn)的三個(gè)平動(dòng)自由度（見附錄C.1）。7.8.2.2 推薦方法應(yīng)力，優(yōu)點(diǎn)是屬于線性計(jì)算，對(duì)有限元模型規(guī)模大小不敏感，也不存在收斂性問(wèn)題。以采用子模型技術(shù)結(jié)合接觸單元法單獨(dú)提取相關(guān)零件進(jìn)行分析。7.8.3 螺栓連接T/CCIASD

10005—20237.8.3.1 模擬方法接、電氣柜與電氣箱箱體的連接、檢修口蓋板與箱體的連接、臨時(shí)支撐與箱體的連接等。螺栓連接在有限元模型中可以參考如下方法模擬：a) 接觸單元法，適用于被連接零件為實(shí)體模型情況，可采用如下步驟：1) 視為焊接，采用共享幾何邊界方式連接；2) 與零件接觸面上進(jìn)行預(yù)穿透來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)緊力的施加；3)在被連接的兩個(gè)零件接觸面上建立接觸單元，接觸主面與接觸從面的選擇沒(méi)有特殊要求。b)梁?jiǎn)卧?，適用于被連接零件為殼體模型，可采用如下步驟：1) 從節(jié)點(diǎn)，建立單節(jié)點(diǎn)對(duì)多節(jié)點(diǎn)的剛性連接；2) 栓螺桿截面屬性保持一致；3) 如考慮螺栓預(yù)緊力，通過(guò)對(duì)梁?jiǎn)卧┘宇A(yù)緊力實(shí)現(xiàn)（見附錄C.2c)剛性區(qū)域法，對(duì)實(shí)體模型和殼體模型均適用，無(wú)需建立螺栓模型，可采用如下步驟：1) 在被連接零件形成的螺栓孔道中心建立一個(gè)節(jié)點(diǎn)；2) 連接（見附錄C.3d) 焊接法，對(duì)實(shí)體模型和殼體模型均適用，無(wú)需建立螺栓模型，可采用如下步驟：1) 被連接零件為實(shí)體模型，采用孔邊緣共享幾何邊界的方法進(jìn)行局部焊接；2) 被連接零件為殼體模型，在不同零件的孔之間建立圓柱形焊縫。7.8.3.2 推薦方法如果關(guān)心被連接件在螺栓連接區(qū)域相對(duì)準(zhǔn)確的變形與應(yīng)力，推薦方法a)與方法b)。其中方法a)求解b)為存在模型簡(jiǎn)化，計(jì)算精度不如方法a如果僅僅將螺栓連接用于傳力，則推薦方法c)與方法d)螺栓連接簡(jiǎn)化成被連接零件螺栓孔間的全剛性或半剛性連接。7.8.4 鎖頭鎖座卡接觸單元法也會(huì)存在不收斂或求解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。10T/CCIASD

10005—20237.8.2.1節(jié)b)用鉸接的方法模擬鎖頭和鎖座間的連接，可得到保守的計(jì)算結(jié)果。7.9 網(wǎng)格劃分7.9.1 網(wǎng)格尺寸7.9.1.1 全局網(wǎng)格尺寸有限元模型網(wǎng)格劃分的尺寸也即單元的尺寸，全局網(wǎng)格尺寸的選擇參考7.3。7.9.1.2 特殊區(qū)域網(wǎng)格尺寸確的力學(xué)響應(yīng)，宜在下列區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化：a) 零件尺寸變化劇烈的區(qū)域；b) 零件曲率變化劇烈的區(qū)域；c) 零件載荷變化劇烈的區(qū)域；d) 集中載荷附近區(qū)域；e) 彈性模量差異較大的材料連接的區(qū)域。7.9.1.3 網(wǎng)格劃分要點(diǎn)網(wǎng)格的劃分注意以下要點(diǎn)：a) 網(wǎng)格與幾何輪廓嚴(yán)格貼合；b) 實(shí)體單元網(wǎng)格，在厚度方向上，體網(wǎng)格不少于三層；c) 梁類零件的殼單元網(wǎng)格，在橫截面的任何一條邊線上網(wǎng)格不少于三層；d) 面網(wǎng)格盡量以四邊形為主，三角形面網(wǎng)格不超過(guò)有限元模型面網(wǎng)格總量的1%；e) 對(duì)于關(guān)注零件的體網(wǎng)格，盡量劃分為六面體；其它零件體網(wǎng)格，劃分為四面體即可；f) 粗細(xì)網(wǎng)格之間有足夠數(shù)量的單元進(jìn)行過(guò)渡，避免相鄰單元間存在過(guò)大的質(zhì)量差和剛度差；g) 對(duì)于殼體上直徑較小的孔，沿著孔徑向劃分至少1層呈環(huán)形的全四邊形網(wǎng)格；h)保持網(wǎng)格的總體走向與載荷方向一致或正交。7.9.2 網(wǎng)格質(zhì)量網(wǎng)格劃分時(shí)，要控制網(wǎng)格質(zhì)量參數(shù)在合理范圍內(nèi)，避免產(chǎn)生畸變網(wǎng)格。網(wǎng)格檢查的主要參數(shù)包括：量要求可適當(dāng)放寬。網(wǎng)格質(zhì)量控制指標(biāo)見附錄A.3。8 有限元模型檢查及試算8.1 檢查有限元模型自重有限元模型自重檢查能幫助發(fā)現(xiàn)一些零件配置的錯(cuò)誤，可采用如下方法：a) 通過(guò)前處理工具，測(cè)量有限元模型自重，與理論自重相比誤差不超過(guò)5%；11T/CCIASD

10005—2023b) 常生成、材料屬性是否配置正確；c) 大誤差，推薦采用附加質(zhì)量單元在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化區(qū)域進(jìn)行配重；d) 模態(tài)分析等計(jì)算對(duì)模型質(zhì)量及分布準(zhǔn)確性要求很高，需特別注意模型自重校核。8.2 檢查零部件焊接下方法：a) 幾何共享邊等邊線，用不同顏色表示；b) 檢查漏焊時(shí)重點(diǎn)查看自由邊，零件應(yīng)焊邊線上不出現(xiàn)自由邊；c)共享邊；d) 檢查焊縫合理性，一些區(qū)域操作空間過(guò)小，焊槍無(wú)法伸入，則不進(jìn)行焊接。8.3檢查零部件活動(dòng)連接檢查活動(dòng)連接是否準(zhǔn)確反映了實(shí)際連接情況，可采用如下方法：a) 計(jì)算無(wú)法進(jìn)行，過(guò)約束會(huì)引起旋轉(zhuǎn)自由度丟失變成剛性連接；b) 載后穿透，也會(huì)引起自由度過(guò)大導(dǎo)致靜力計(jì)算無(wú)法進(jìn)行。8.4 檢查網(wǎng)格質(zhì)量7.9.2善網(wǎng)格質(zhì)量時(shí)，可采用微調(diào)局部幾何的方法。8.5有限元模型試算有限元模型試算能檢驗(yàn)有限元模型的完備性，可參考下面的方法：a)進(jìn)行檢查，查看警告和錯(cuò)誤信息，定位有限元模型存在的問(wèn)題并進(jìn)行模型修正；b) 構(gòu)應(yīng)力和變形是否連續(xù)，可將結(jié)構(gòu)變形放大以便于再次校驗(yàn)零件連接完備性。9工況設(shè)置、求解及分析結(jié)果檢查9.1工況設(shè)置及求解12T/CCIASD

10005—20239.1.1 載荷集裝箱通常有如下幾類載荷：a) 均布?jí)毫?，如地板載重、墻板氣袋壓力、頂板積雪壓力等；b) 梯度壓力，如儲(chǔ)液集裝箱內(nèi)腔液體壓力，集裝箱建筑表面風(fēng)壓，散貨箱散體介質(zhì)壓力等；c) 體積力，通常由集裝箱沿著橫向、縱向和垂向的加速度形成；d) 集中力，如栓固工況的底角件拉壓力、橫縱剛工況的頂角件拉壓力等；e)質(zhì)量點(diǎn)，通常是設(shè)備箱內(nèi)安裝的大質(zhì)量設(shè)備，以質(zhì)量點(diǎn)形式加載；f) 活動(dòng)載荷，如下列載荷：1) 梁自身的強(qiáng)度和剛性；2) 兩根橫梁之間的頂板彎曲中心處。9.1.2約束a)向呈簡(jiǎn)支狀態(tài)；b)狀態(tài)；c) 狀態(tài)；d)狀態(tài)；e) 狀態(tài)；f) g)叉舉工況，考慮叉齒與叉槽為面接觸，在接觸面施加約束，并使箱體沿縱向呈簡(jiǎn)支狀態(tài)。9.2 分析結(jié)果檢查完成分析后仔細(xì)判讀分析結(jié)果，確認(rèn)結(jié)果無(wú)異常后才可用于分析報(bào)告，檢查內(nèi)容如下：a) 前差異小于5%，則可判定網(wǎng)格大小滿足分析要求；b) 有明顯偏差則分析無(wú)效；c)在后處理器中將變形放大并觀察變形方向是否和載荷方向一致，如發(fā)現(xiàn)變形和載荷方向相反，則要修正載荷正負(fù)號(hào)；13T/CCIASD

10005—2023d) 步長(zhǎng)；e) 零件截面屬性是否正確。10分析報(bào)告編制及數(shù)據(jù)歸檔10.1 編制分析報(bào)告確認(rèn)分析結(jié)果無(wú)異常，則可編制分析報(bào)告，分析報(bào)告至少包含如下內(nèi)容：a) 要列出設(shè)計(jì)變更的內(nèi)容；b) 分析目的，陳述本次分析是為了評(píng)估什么問(wèn)題；c) 參考標(biāo)準(zhǔn)，列出分析參考的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；d) 分析工具，列出有限元分析采用的軟件和版本號(hào)；e) 假設(shè)及簡(jiǎn)化，列出關(guān)鍵的理論假設(shè)以及幾何簡(jiǎn)化；f) 分析方法，通常為線彈性靜力分析，如果涉及非線性等特殊分析，要陳述采用的算法模型；g) 工況、載荷及約束；h) 材料清單，列出有限元模型中采用的所有材料及其力學(xué)性能參數(shù)、密度等信息； 結(jié)構(gòu)在各種工況下的變形、應(yīng)力等力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)及云圖，或力學(xué)響應(yīng)隨時(shí)間變化的視頻； 結(jié)論及優(yōu)化建議，包括下列要點(diǎn)：1) 基于結(jié)果數(shù)據(jù)結(jié)合判定準(zhǔn)則，判定結(jié)構(gòu)是否滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及一些標(biāo)準(zhǔn)以外的工作要求；2) 即與同尺寸規(guī)格、同工況下的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的相同區(qū)域應(yīng)力進(jìn)行對(duì)比判定；3) 化評(píng)定方法，對(duì)應(yīng)力進(jìn)行分類評(píng)價(jià)；4) 如結(jié)構(gòu)不滿足強(qiáng)度、剛度要求，則提供結(jié)構(gòu)加強(qiáng)建議；5) 如結(jié)構(gòu)滿足力學(xué)性能要求但存在較多設(shè)計(jì)冗余，則提供結(jié)構(gòu)輕量化建議。10.2 數(shù)據(jù)歸檔10.2.1 數(shù)據(jù)類型有限元分析數(shù)據(jù)宜進(jìn)行完整歸檔，需歸檔的數(shù)據(jù)類型包括：a) 設(shè)計(jì)文件，包括圖紙、三維模型、材料表、測(cè)試大綱等；b) 記錄等；14T/CCIASD

10005—2023c) 結(jié)果文件等；d) 試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如分析后進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，則將試驗(yàn)數(shù)據(jù)歸集、存檔。10.2.2 存檔結(jié)構(gòu)上述數(shù)據(jù)宜按一定的目錄結(jié)構(gòu)