章陈浩，王新宇，王孟君，朱永忠，胡海兵

(1.中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，长沙 410083；2.寰宇东方国际集装箱（启东）有限公司，江苏 启东 226255)

0 引言

集装箱作为一种主流运输设备，轻量化效益巨大。目前，标准货运集装箱以钢制结构为主，20 ft集装箱自重占总重的7%，更低的自重意味着车辆或船只运载能力的提升，这是集装箱制造行业的技术发展目标[1]。集装箱轻量化目前有以下几个主要途径：采用轻质材料，如采用复合木板替代底托与顶板[2]、部分构件替换为铝合金材料[3]等；采用零部件数量集成；采用计算机辅助进行结构优化设计[4]。然而，集装箱作为一种成熟的产品，结构优化与零部件集成的轻量化效果有限[5]。铝合金密度低，比强度高，具有优秀的气密性、水密性、耐腐蚀性，可回收率达90%以上[6]，是集装箱在海上运输环境下最理想的轻量化材料。但钢和铝的性能及材料加工方法有较大差异，这使得全铝集装箱需要重新设计结构，高试错成本与长研发周期，使得全铝集装箱未见推广使用[7]。本文通过有限元法辅助研发全铝集装箱，评估铝合金材料性能对结构承载能力的影响，针对铝合金挤压型材特点及性能进行结构设计与优化，在实现轻量化目标的同时使集装箱刚度、强度达标，实现快速开发。

1 结构设计的要求

船级社针对不同货运方式下集装箱的不同受力情况，规定了堆码、横向刚性、纵向刚性试验等共计12项检验标准。在进行新结构开发时，逐一进行检验项目的验证会增加研发周期，不能快速有效地更改结构。……