铁路罐车是铁路运输中广泛应用的货车车型之一,并且运输的多为易燃、易爆等危险货物,一旦发生泄漏事故,就会造成严重的人员伤亡和财产损失,因此罐车在运行过程中的安全性便十分重要。本文以GQ70型轻油罐车为研究对象,运用Creo 3.0、ANSYS Workbench 19.0和LS-Prepost 4.3软件对铁路罐车的静强度和侧面碰撞性能分别进行了研究。在静强度方面,考虑重力、罐内压力等因素对罐体强度造成的影响,对空车和重车都进行了静力学分析,得到了罐车的等效应力分布情况;考虑环境温度和车轮踏面温度对罐车强度造成的影响,对罐车进行热力耦合分析,并与静力学仿真分析的结果进行对比。在侧面碰撞性能方面,分别模拟空车和重车状况下平交道口罐车与卡车相撞的情况。根据撞击位置的不同,又分为卡车直接撞击罐体和卡车撞击牵枕两种工况。在空车条件下,研究了撞击质量和撞击速度对罐体最大等效应力的影响规律;在重车情况下,使用流固耦合中的SPH法模拟流体货物,同时考虑碰撞过程中的流固耦合作用进行分析。最后,通过将罐壁改为具有良好抗振吸能作用的泡沫铝夹芯结构,在罐体内部增加防止液体晃动的挡波板方式对铁路罐车的罐体进行了优化设计,并与原罐车进行对比,证明本文优化方案的有效性。分析结果表明:(1)在静力学分析中,空车和重车的罐体最大等效应力分别为105.04MPa和105.29MPa,均出现在人孔处,并未达到材料的屈服强度,因此罐体是安全的。(2)在热力耦合分析中,罐车的车轮位置产生了超过700MPa的等效应力;罐体底部支撑区域等效应力明显增大,相较于静力学工况,等效应力增加了约110MPa。此外,温度场对罐体顶部区域影响很小,可以忽略。(3)空车条件下,在2～8t的质量范围内,撞击速度为20km/h的情况下,碰撞质量与罐体的最大等效应力符合二次函数的分布规律;在10～50km/h的速度范围内,卡车质量为8t的情况下,碰撞速度与罐体的最大等效应力符合一次函数的分布规律。(4)重车条件下,当8t的卡车以20km/h的速度撞击重车时,罐体的最大等效应力将超过2000MPa,远远大于材料的屈服强度,罐体已经发生了损坏。(5)对罐体进行结构优化设计,优化后空车和重车罐体的最大等效应力比优化前分别降低了68.4%和56.7%,罐车的耐撞性明显提升。本文的研究结果为今后铁路罐车的碰撞性能研究提供了一定的参考依据,为铁路罐车的优化设计提供了一定的理论依据。