铁路客车水箱是客车上必不可少的储水设备,具有容量大,强度好以及所占用的空间小等优点。随着我国铁路列车行业全面大幅度提速后,在列车运行途中会经常进行加速、制动操作,列车的大幅度冲击和振动导致客车水箱内部水体的冲击和晃动也变的日益突出,使水箱箱壁受到的冲击载荷也变大。因此,通过研究水箱内液体晃动的运动过程,对保证水箱结构强度及使用的安全性具有重要意义。同时,通过优化水箱防波板孔径和厚度及箱体箱壁厚度,对水箱应力的合理分布和水箱轻量化有着十分重要的作用。本文以铁路普通客车水箱为研究对象,基于有限元及双向流固耦合的理论,对水箱进行了冲击强度分析,并对水箱防波板孔径尺寸及箱体厚度进行了优化。本文首先利用SCDM软件结合水箱实际尺寸建立了水箱结构及流体的几何参数化模型,分别对水箱结构和流体划分网格,并且网格质量要较好。然后,利用有限元分析软件ANSYS Workbench并使用双向流固耦合法,根据《GB/T21563-2008轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》中的相关标准对水箱的纵向方向进行冲击振动分析。分别对盛水量为30%、50%、80%的水箱进行冲击强度分析,分析水箱在冲击工况下冲击应力对水箱结构的影响。结果表明:这三种盛水量的水箱应力分布、位移分布位置不一致,但随着盛水量的不断增大,水箱的最大应力与最大位移也逐渐增大。在纵向方向应力都主要分布在横纵向防波板连接处和防波板与外包板的连接处,而位移则主要分布在外包板及防波板的中部位置。同时对水箱进行了双向流固耦合带冲击预应力模态分析,通过对不同盛水量下的水箱的模态振型及固有频率的研究发现,盛水量对水箱固有频率的影响比较小;并且对空水箱、单向流固耦合水箱、双向流固耦合水箱进行了模态分析,得出了各种工况下的前六阶固有频率及模态振型,研究表明流固耦合作用对水箱固有频率的影响也比较小。最后,基于Workbench响应面优化方法得到纵向冲击工况下合理的防波板孔径及箱体厚度最优解和最佳设计系数,使箱壁和防波板应力分布趋于合理,且水箱整体重量下降了12.9%,达到了轻量化的目的。