黄丽芳，尹晓春，姜亮，肖欣

(南京理工大学 理学院，江苏 南京 210094)

0 引言

炼钢厂的钢包车用于将钢水包运输到精炼车间或连铸生产线。由于钢水包内装载着高温液态钢水，一旦在运输过程出现转向失灵或者车体断裂，极可能导致盛装钢水的钢包倾翻，造成严重的安全事故[1]。因此，提高钢包车的结构可靠性，降低钢包车的损坏，是钢包车设计的主要任务，具有重要的工程意义。

某钢厂5号250 t钢包车于2012年投入生产。使用中，车体两侧出现了长约1 m的裂缝(图1和图2黑线)，开裂位置位于传动侧距轨面标高1.51 m、与贯穿横板焊接的东、西两侧立板焊缝处。在原始设计中，钢包车车体的最大计算应力为245MPa，位于台车中部。实际断裂处的设计应力约为50MPa，断裂处计算的应力约为屈服强度的1/7，安全系数足够。而在实际工作中，断裂位置与设计计算不符。因此，需要进行精确的三维有限元分析，重新校核强度，找到开裂原因，进而提出结构优化的设计方案，修复结构，并使修复后的钢包车满足安全生产要求。

图1 现场车体西侧开裂处

图2 现场车体东侧开裂处

1 钢包车结构与材料

钢包车与钢包整体结构是由车架整体与钢包、钢水组成，其中钢包与钢水作为辅助结构，用于验证钢包车结构的可靠性与稳定性。钢包车主要由弹簧支座(用于放置钢包)、车架体、盖板、车轮组(包括从动车轮和主动车轮)、溜槽等结构组成。该钢包车为全钢焊接的空间结构，体积庞大，吨位重，车体承受钢水包质量和自质量、运输过程的冲击与振动以及可能的温度载荷。……