磁弹性法在测量高速客车车轴表面残余应力中的应用

磁弹性法是一种快速、简便的表面残余应力无损检测技术．它利用ＢａｒｋｈａｕｓｅｎＮｏｉｓｅ（巴氏噪声）的强度与材料的内应力呈现单调关系，从而由巴氏噪声的强度来测量表面残余应力．本文介绍了磁弹性法测量构件表面残余应力的基本原理、测试方法及其在高速客车空心车轴表面滚压强化后，在车轴表面残余应力测量中的应用．     

磁弹性无损伤检测残余应力预报矿井提升机主轴变断裂

残余应力是影响金属构件疲劳、断裂的重要因素,是表征构件早期质量好坏的重要参量,根据现代已成熟的统计理论和计算机模拟技术,可找出残余应力的变化规律。本文阐述了用磁弹性无损伤检测残余应力的方法预报矿井提升机主轴突变断裂的可行性。     

LS-SVM算法在无缝线路锁定轨温检测中的应用

提出一种改进的基于磁巴克豪森噪声（MBN）技术的无缝线路实际锁定轨温检测方法。该方法使用MBN技术检测钢轨温度应力,使用轨温计检测表面轨温,并采用最小二乘支持向量机（LS-SVM）算法建立线路的钢轨温度应力随钢轨表面轨温与实际锁定轨温差值变化的预测模型,最后将预测模型得到的温差和钢轨的表面轨温用于计算实际锁定轨温。通过对河北保定的一段无缝线路进行钢轨温度应力及表面轨温检测,证明该方法能提高检测的精度。     

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 .     

热处理前后球罐焊接残余应力的测定

本文用磁弹性法测定球罐热处理前后的焊接残余应力,并对热处理过程中典型部位残余应力松弛进行了分析。     

钢轨残余应力试验与分析

钢轨残余应力是由于钢轨在轧制、焊接、淬火及运营过程中受外力,温度等作用而造成的内部固有应力。它影响钢轨的使用寿命。我们对我国铁路上大量使用的各种钢轨(包括新的50、60公斤普通标准轨、焊接轨、淬火轨以及在线路上使用一段时间以后的旧轨),做了钢轨表面及内部的纵向残余应力测定。本文总结了试验结果,并对各种钢轨的残余应力初步地进行了理论分析;在指出钢轨残余应力与疲劳断裂关系的同时,从残余应力角度分析了钢轨疲劳核伤的形成;从调整钢轨残余应力分布、减少残余拉应力,延长钢轨使用寿命的角度,对钢轨焊接、淬火工艺提出了一些改进意见。本项科研试验工作是在北京铁路局焊轨队及上海铁路局工务工厂的大力协作和支持下完成的。     

钢轨寿命的估算—论钢轨的疲劳裂纹扩展

本文提出的寿命估算法以线弹性断裂力学为基础。首先分析了影响钢轨疲劳裂纹扩展的各种因素,然后用等效应力强度因子的方法,根据 Paris公式和国内外的试验数据,试算了各种缺陷类型钢轨的寿命,其结果与实际大体一致。本文最后指出,钢轨螺栓孔的加工和踏面以下5毫米内的残余应力和材质对钢轨的寿命影响极大,为了有效地提高钢轨的寿命,对这些部位的材质和加工工艺必须予以特别注意。     

钢轨中残余应力的产生、影响及调控研究现状

近年来随着我国高速、重载铁路的快速发展,列车速度的提升、轴重的加大对钢轨服役性能的可靠性提出了更高的要求。如果钢轨中的残余应力过大且处于不利的分布状态,容易促进疲劳裂纹的形成,并加速扩展,从而严重影响其服役性能。本文汇总了当前针对钢轨中残余应力的测量方法,并论述了钢轨中残余应力的产生原因及其对综合性能的影响机制。同时,依据钢轨生产的工艺流程,从预弯、冷却、矫直、回火等方面出发,综述了国内外研究者在钢轨残余应力演变及其调控领域所取得的成果。最后,对钢轨残余应力演变与调控技术的发展进行了展望。     

16Mn钢中残余应力的磁声发射效应

本文研究了16Mn钢磁声发射(MAE)行为随应力的变化规律,制定了利用磁声发射测定应力的一些参数.根据应力与磁声发射参量的一些关系和规律,提出了磁声发射幅值受外加应力影响的表达式,为检测铁磁材料残余应力提供了基础依据.最后测定了焊接板的残余应力.     

用磁声发射原理测量钢轨残余应力

根据磁声发射（ＭＡＥ）原理并利用自制的磁化器对退火钢轨进行了室内应力标定，得到用面积法处理的应力与ＭＡＥ强度标定曲线，又据此测量了Ｕ７４６０ｋｇ／ｍ新轨的残余应力，取得较满意的结果     

影响钢轨疲劳裂纹萌生寿命的主要因素分析

建立了钢轨3维弹塑性有限元计算模型,分析了接触斑内应力应变场特点.分析结果表明,在接触斑内钢轨处于三向压缩应力状态,有较大的静水压力;认为静水压力影响滚动接触疲劳裂纹萌生寿命.以临界平面法为基础,提出了考虑静水压力影响的滚动接触疲劳裂纹萌生寿命预测模型,分析了轮载和摩擦系数对疲劳裂纹萌生的影响.结合具体算例分析表明:随着静水压力增大,静水压力对滚动接触疲劳裂纹影响在增大;随着轮载和摩擦系数增加,滚动接触疲劳裂纹萌生寿命迅速减少.     

U71Mn轨钢低周疲劳寿命的研究

通过对U71 Mn轨钢材料低周疲劳的试验,建立了Manson-Coffin关系式,从而为估算U71 Mn轨铜的低周疲劳寿命提供了依据,并根据尖锐缺口裂纹萌生的常规试验,提出了反映尖锐缺口曲率影响的弹塑性疲劳缺口系数K_f~p,据此建立了K_f~p与缺口裂纹萌生寿命N_i的关系.用这种方法同样可以预测材料的低周疲劳寿命.计算表明,两种方法的计算误差在10％以内.     

Mechanical properties and fracture toughness of rail steels and thermite welds at low temperature

Brittle fracture occurs frequently in rails and thermite welded joints, which intimidates the security and reliability of railway service. Railways in cold regions, such as Qinghai-Tibet Railway, make the problem of brittle fracture in rails even worse. A series of tests such as uniaxial tensile tests, Charpy impact tests, and three-point bending tests were carried out at low temperature to investigate the mechanical properties and fracture toughness of U71Mn and U75V rail steels and their thermite welds. Fracture micromechanisms were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) on the fracture surfaces of the tested specimens. The ductility indices (percentage elongation after fracture and percentage reduction of area) and the toughness indices (Charpy impact energy A_k and plane-strain fracture toughness K_IC) of the two kinds of rail steels and the corresponding thermite welds all decrease as the temperature decreases. The thermite welds are more critical to fracture than the rail steel base metals, as indicated by a higher yield-to-ultimate ratio and a much lower Charpy impact energy. U71Mn rail steel is relatively higher in toughness than U75V, as demonstrated by larger A_k and K_IC values. Therefore, U71Mn rail steel and the corresponding thermite weld are recommended in railway construction and maintenance in cold regions.     

服役U71Mn钢轨疲劳裂纹萌生及扩展分析

采用HV-1000型显微维氏硬度计、光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪等手段,研究了服役后U71Mn钢轨表层力学性能、轨距角处的显微组织以及裂纹萌生和扩展机理.结果表明:钢轨表层轨距角处的硬化程度最严重,并且该区域沿列车运行方向呈现出较为严重的剪切塑性变形,裂纹容易在该处萌生.钢轨轨距角处的裂纹萌生受到表层切应力分布状态、表面摩擦因数以及表层夹杂物等的综合影响,钢轨表层受到循环应力的反复作用,在加工硬化的作用下材料局部发生硬化,塑韧性降低,另外钢轨表层有大量长条状的MnS夹杂物,这些因素都极大地促进了疲劳裂纹的萌生.轨距角处的裂纹沿着钢轨表层剪切塑性变形的方向扩展,主要方式是穿晶扩展,裂纹间隙中较多的氧化物对裂纹扩展有较大的促进作用.     

巴克豪森噪讯无缝线路应力检测仪的研制及应用

利用磁巴克豪森效应原理研制了巴克豪森噪讯无缝线路应力检测仪,该检测仪可用来检测铁轨的内部应力、表面硬度及疲劳损伤,可以实现在线、瞬态以及便携式测量。通过在北京丰台区工务段选取一段无缝线路,采用该仪器对此段无缝线路的缓冲区、伸缩区以及固定区进行定点检测,研究整根铁轨内部残余应力的变化,发现铁轨内的残余应力基本维持在一个固定的数值,从实验过程和结果得出该检测技术是可行的。     

重轨钢脱碳的研究

以U71Mn钢为例，通过观察在加热和轧制过程中的钢坯脱碳层的变化，研究加热时间、保护涂料和轧制形变率对重轨钢坯脱碳和氧化的影响。通过对实验数据进行回归分析，给出坯料加热脱碳及轧制脱碳的预报模型。     

焊接结构的金属磁记忆检测

应用金属磁记忆检测方法,对焊接构件的法向和切向残余磁场强度进行了检测和分析.结果表明,法向残余磁场强度过零点处切向残余磁场强度最大,该方法可以检测焊接结构的残余应力分布.并通过对硬度的测定及其与抗拉强度的换算,得到硬度、抗拉强度与法向残余磁场强度的关系,即硬度高的地方,抗拉强度大,残余磁场强度梯度也大.研究认为可以通过对铁磁构件法向残余磁场强度的检测,得出硬度和抗拉强度的分布情况.     

基于巴克豪森噪声技术的电磁应力理论分析

本文采用电动力学及弹性力学等相关理论,分析了铁磁材料在弹性力和电磁场双重作用下的磁弹理论问题,提出了电磁与应力应变的关系式。并利用巴克豪森噪声技术对现役钢轨的测量数据对比,证明了磁与应力应变的正比线性关系,验证了所得公式的准确性。