铁道客车焊接构架疲劳强度评估方法

铁道客车转向架构架作为典型的焊接结构,焊缝部位是疲劳失效的薄弱环节,对其焊缝位置的疲劳强度进行准确评估对构架的设计显得尤为重要.对比分析了焊接接头的3种有限元建模方式对焊缝部位应力的影响,建立了考虑焊缝和不考虑焊缝的构架有限元模型,参照UIC 515—4标准对构架的两种有限元模型分别施加模拟运营工况载荷,绘制了构架Goodman曲线,对比分析了两种建模方法的疲劳强度.结果表明:3种焊缝建模方法对应力分析结果有较大的影响;与考虑焊缝的构架有限元模型相比较,不考虑焊缝单元的构架有限元模型分析得到的疲劳强度结果安全系数较小,分散性较大,结果偏于保守.本文可以为铁道客车转向架构架的建模及评估方法为构架的设计提供参考.     

用热点应力评定双相不锈钢焊接接头疲劳强度

针对双相不锈钢焊接结构的疲劳性能问题，通过试验对双相不锈钢纵向角接板焊接接头和侧面角接板焊接接头疲劳强度用热点应力进行了评定，做出了热点应力S-N曲线并与名义应力疲劳评定进行了比较．说明符合本试验型式及尺寸的这两种焊接接头用名义应力评定时疲劳数据分散性很大，试验疲劳级别分别为FAT136和FAT102；用热点应力评定时疲劳数据分散性明显减小，其疲劳强度可以用一条S-N曲线表示，试验疲劳级别为FAT162。     

利用磁弹性法测量快运货车转向架焊接构架残余应力的试验研究

利用磁弹性法测定了 12 0km/h快运货车转向架焊接构架用 16Mn钢的磁声特性曲线 ,并以此作为基础对构架 5种工况下的焊接残余应力进行了现场测试 ,得到了构架上残余应力的分布规律 ,并对测试结果进行了比较 .     

钢桥面板焊接部位的疲劳应力分析方法

对常用的传统疲劳应力分析方法的控制参量和计算方式进行对比,分析了各方法的适用范围及传统疲劳方法与断裂力学法的差异.根据名义应力试验实测应力值,修正了有限元模型精度,进行了钢桥面板焊接部位疲劳热点应力分析,结果表明热点应力可通过名义应力乘以放大系数获得.钢桥面板与竖向加劲肋角焊缝连接且厚度均为12 mm时,该构造细节的热点应力强度可采用Eurocode 3规范疲劳强度FAT100曲线.     

铁道车辆转向架构架多轴疲劳强度有限元分析方法

铁道车辆转向架构架在服役过程中承受复杂的多轴疲劳载荷,为构架结构的设计和分析带来困难.本文以某车辆转向架构架为研究对象,为获得构架在复杂多轴载荷作用状态下的应力分布状态,分别建立构架板壳有限元模型和实体有限元模型,并参照UIC 615-4、TB/T 2368-2005和TB/T1335-1996标准,确定计算工况,对该转向架构架强度进行分析计算,并根据ORE B12/RP17提供的钢材Goodman疲劳曲线图,编写后处理程序对构架进行疲劳强度评估.结果表明:两种有限元模型计算分析结果趋于一致;构架结构的应力分布状态呈现面内应力分布占优的状态;采用最大主应力对其进行疲劳强度评估是合理的;两种建模方法获得的构架静强度、疲劳强度评估结果的一致性说明:采用板壳模型代替实体模型对构架进行有限元强度分析是可行合理的,可节省计算资源.     

焊接构架疲劳强度的评估方法

为适应国际铁路联盟UIC标准中规定用Goodman图进行焊接构架的疲劳强度评估,且为目前我国提速及高速转向架普遍采用焊接构架,研究焊接构架疲劳强度评估方法。首先介绍了焊接构架疲劳强度评估的思路以及(UIC）ORE B12委员会确定疲劳强度评估值的方法;其次提出了基于概率理论以及疲劳理论的两种确定疲劳强度评估值的新方法;最后通过实际应用比较,给出了最佳方法。     

关于提速货车转向架交叉支撑装置寿命的研究

随着科研水平的提高和科学技术的发展,为铁路货车提速提供了可能.本文通过应力测试得出了交叉支撑装置的裁荷情况,结合杆身中部疲劳薄弱部位在实际的线路运行中的载荷情况和受损情况,为交叉支撑装置的室内疲劳试验提供了可靠依据.从疲劳薄弱部位的室内疲劳试验应力谱进行分析,以应力寿命曲线来分析交叉支撑装置疲劳薄弱部位的使用寿命,再根据等效原则,建立了交叉支撑装置寿命预测的模型,能够得出疲劳试验加载次数和交叉支撑装置的实际运行里数的对应关系,对铁路货车的运行情况进行有效监测,大大提高了铁路运输的安全性,有利于我国铁路运输事业的发展.     

临界距离理论评定焊接接头疲劳寿命的研究

研究局部法应用于焊接接头疲劳评定的有效性和适应性.基于Taylor的临界距离理论,引入开裂部位的当量应力,它由有限元计算得到.针对钢质与铝质十字接头的疲劳数据进行分析,承载型十字接头的疲劳裂纹源于焊趾或焊根,由当量应力的大小所预测的开裂部位与实验结果相符.对疲劳裂纹源于焊趾部位的承载与非承载型十字接头,以焊趾部位的当量应力作为控制应力,此时疲劳数据的离散程度低,可望将焊趾开裂十字接头的疲劳强度以及S-N曲线统一表示.对疲劳裂纹产生于焊根的承载型十字接头,将焊根部位的当量应力作为控制应力,疲劳数据的分散度较大,与名义应力法相当,此时,局部法的有效性值得进一步考察.     

TC17合金电子束焊接接头高周疲劳失效行为研究

电子束焊接构件广泛应用于航空发动机关键部位,其需要满足长寿命与高可靠性的设计要求.针对TC17合金电子束焊接接头,采用旋转弯曲疲劳试验方法,获得焊接接头的高周疲劳性能,同时利用电子扫描电镜对疲劳断口进行微观观察,探明焊接接头的高周疲劳裂纹萌生和扩展机理.结果表明,TC17合金电子束焊接接头在10~7周次的疲劳强度为450 MPa,约为母材强度的81%,试样失效位置均位于焊缝区;试样表面最大应力与内部气孔缺陷处应力集中形成竞争机制,在10~5～10~7周次内,裂纹萌生于内部气孔,在10~7周次后,裂纹萌生于试件表面;试样断口显示出明显的穿晶断裂区和沿晶断裂区,疲劳寿命随沿晶断裂区的应力强度因子下降而增加;气孔面积及真实应力为影响疲劳寿命的主要因素,气孔处应力强度因子与疲劳寿命呈线性下降关系.     

基于缺口应力法的焊接接头多轴疲劳分析

鉴于当前焊接接头疲劳评估曲线只适用于单轴加载情况,基于缺口应力法对焊接接头进行了多轴疲劳分析。通过联合焊接接头的多轴疲劳试验名义应力数据和有限元法所计算的缺口应力集中系数,获得了5种焊接接头的各向缺口应力;根据Von Mises、IIW和EESH 3种多轴疲劳准则计算出等效缺口应力并将其统一在同一坐标系统下;最后采用最小二乘法拟合出适用于多轴疲劳评估的缺口寿命曲线。与IIW标准推荐的单轴曲线相比,这些多轴缺口疲劳曲线具有更低的倾斜度和更高的疲劳等级,即多轴加载时明显降低了10~3~10~6次中周范围内的疲劳强度值,而对10~6~10~7次高周疲劳范围的影响则相对有限。     

双孔微剪切法测定材料的局部强度

工程上进行焊接接头强度设计或承载能力评定时,需要测定焊接接头各区域的局部强度.文章提出一种双孔微剪切局部强度试验测定方法.在被测材料的小区域两侧开2个小孔,剪切压头从其中一孔对被测区域加载直到破坏,根据加载过程中的载荷位移曲线,确定材料的强度.实验说明,该方法具有很好的重复精度.通过对管线钢、紫铜和6063铝合金三种材料的标准拉伸和双孔微剪切的对比试验,发现拉伸屈服强度是屈服剪应力的2.01倍,抗拉强度是最大剪应力的1.46倍.最后测定了焊接接头局部强度,其分布趋势与硬度值基本相似.     

铁路车辆/轨道耦合系统在冲击载荷作用下的动应力分析

采用有限元方法,对我国C61型运煤货车,按照车辆/轨道系统的实际结构和边界条件建立了包括车辆和轨道系统在内的有限元模型,应用大型非线性动力分析程序LS-DYNA3D模拟车辆通过轨道错牙接头时的轮/轨系统冲击载荷,然后进一步计算侧向架和钢轨在冲击载荷作用下的动应力。计算结果表明,车轮和轨道之间的动态接触力大约是静轮载的2倍,与现场试验结果基本吻合;侧向架和钢轨在冲击过程中的应力和变形比较大。     

大秦线全程制动条件下货车车轮温度及热应力场的数值模拟

采用轴对称模型和有限元方法,模拟了大秦线长大坡道循环制动条件下货车车轮温度和应力场,结果表明车轮高应力区出现在辐板上,现行制动条件下车轮强度满足使用要求．     

喷熔修形法提高焊接接头疲劳强度

针对工程实际应用的需要,给出了一种提高焊接接头疲劳强度的处理方法．焊接结构中,接头的疲劳强度远远低于母材,其疲劳裂纹主要起源于接头焊趾处、采用Ni60和Fe38两种合金粉末对Q235B钢十字接头焊趾处进行了啧熔修形处理和高频疲劳试验．结果表明,经过喷熔修形处理后,Ni60和Fe38喷熔修形态十字接头的2×10^6条件疲劳极限分别提高了64．5％和42％用ANSYS对3种状态接头焊趾处应力集中系数进行计算,结果发现,Ni60和Fe38喷熔修形态十字接头焊趾区的应力集中系数较原始焊态分别减小57．5％和37％．     

GH4169合金惯性摩擦焊接头的高温持久性能

通过显微硬度、SME和TME对直接时效态和固溶态的GH4169高温合金惯性摩擦焊接头焊态和焊后时效态的高温持久性能进行了分析。结果表明，对于上述两种合金在焊态下焊接接头的显微硬度出现明显的软化现象，经焊后时效处理，焊接接头的显微硬度分布较为均匀，并以焊合区的显微硬度最高。高温持久实验表明，经焊后时效处理的上述两种合金都呈现出典型的韧性断裂，并以直接时效态的ZSGH4169高温合金焊后＋时效惯性摩擦焊接头的高温持久性能量佳，并高于直接时效态的母材。     

JM积分在低强钢焊接接头应力腐蚀破裂计算中的应用

运用悬臂弯曲应力腐蚀破裂试验的方法，研究了低强钢焊焊接头的应力腐蚀裂纹的亚临界稳定扩展问题，提出了用弹塑性断裂力学参量ＪＭ描述应力腐蚀理解纹尖端应力应变场。分析了在ＳＣＣ下ＪＭ的计算方法；通过试验与计算测得了焊接接头各区的ｄａ／ｄｔ－ＪＭ曲线，并分析了各区的ＳＣＣ敏感性大小。     

焊接接头裂端塑性区发展与应力三轴性

采用有限元计算方法分析了平面应变条件下中心裂纹和三点弯曲不同强度匹配和裂纹深度试样中的裂端场．结果发现，焊接接头裂端应力三轴性随加载方式、裂纹长度及焊缝和母材匹配性质不同而变化，并从焊缝和母材塑性区发展及应变硬化方面进行了解释．同时指出，由于焊缝和母材塑性变形及交互作用导致的裂端韧带上拉应力的改变是不同接头中应力三轴性变化的根本原因