基于等效结构应力法的某漏斗车风缸吊座焊缝疲劳寿命研究

以某漏斗车的风缸吊座焊缝为研究对象,按照国内标准、运用等效结构应力法对其进行疲劳寿命评估,结果与焊缝出现破坏的实际运行年限不符。采用俄罗斯标准对该吊座焊缝进行疲劳分析,结果与焊缝出现裂纹的年限相符。在此基础上对吊座结构进行优化改进,结果表明:改进后吊座焊缝的疲劳寿命满足设计要求,运用多年未出现裂纹。     

空气弹簧气室载荷对焊接构架疲劳强度影响

为保证轨道车辆结构安全性,针对二系悬挂采用空气弹簧的转向架焊接构架,基于JIS标准的疲劳评价方法和Goodman图法,根据EN 13749主要运营工况进行加载,从工程应用角度出发,以构架焊接成型后是否可从外部进行实时监测和检测为评判标准,将侧梁上盖板单边角焊缝分为梁内焊根和梁外焊趾,将侧梁双边角焊缝分为梁内角焊缝和梁外角焊缝分别进行疲劳校核,完成了焊接构架侧梁角焊缝全面的疲劳评估。以是否添加空气弹簧气室压力作为研究变量,依照运动中机械载荷带来的空气弹簧气室压力变化进行气室载荷加载,研究空气弹簧气室压力对构架疲劳强度的影响。结果表明:在4种焊缝特征类型中,上盖板单边角焊缝焊根和背面焊接位置角焊缝基于JIS标准疲劳设计未满足疲劳强度要求;侧梁上盖板单边角焊缝受空气弹簧气室压力交变作用影响,焊根部位疲劳安全系数降低7.1%,焊趾部位疲劳安全系数降低29.8%;而侧梁内侧、外侧双边角焊缝受空气弹簧气室压力交变作用影响较小,疲劳安全因子降低仅2%左右。     

某轨道货运罐式集装箱结构随机振动疲劳分析

罐式集装箱结构主要采用钢结构焊接而成,而焊缝是整个结构中疲劳相对薄弱的位置,如何在设计阶段评估该罐式集装箱焊接结构的疲劳可靠性是个难题。文中首先建立带焊缝细节的罐式集装箱结构有限元模型,基于IEC 61373-2010标准中的模拟长寿命随机振动载荷谱,引入网格不敏感频域结构应力法,分析随机载荷下罐式集装箱结构关键焊缝抗疲劳性能,结果显示该集装箱结构的关键焊缝结构满足纵向、横向、垂向3个方向各5 h随机载荷谱作用下总损伤小于1的要求。频域结构应力法,可以考虑结构的随机振动能量频域分布对焊缝疲劳寿命的影响,同时方便找出与焊缝疲劳寿命密切相关的关键模态,能够为轨道车辆焊接结构的设计与优化提供技术支持。     

基于主S-N曲线法的地铁车体焊缝疲劳分析

建立了包括焊缝在内的某B型地铁铝合金车体的有限元模型,采用美国ASME标准中"网格不敏感的结构应力法及主S-N曲线法",对车体焊缝进行了有限元分析,分析计算了焊缝上的应力集中以及焊缝的疲劳寿命与损伤。计算结果表明,所有焊缝的疲劳寿命均达到了车体的设计寿命要求。     

基于UIC和JIS标准的焊接构架疲劳强度对比分析研究

运用UIC标准Goodman-Smith图法和JIS标准的疲劳评价方法,以地铁转向架构架的侧梁焊接结构为研究对象,使用有限元法对其疲劳强度进行对比研究。以JIS标准中的裂纹扩展法和名义应力法分别评估单边角焊缝和背面焊接位置角焊缝的焊根疲劳强度,以UIC标准中的结构应力法评估角焊缝的焊趾疲劳强度。结果表明,使用UIC标准考核构架侧梁焊缝的焊趾满足疲劳强度要求,而使用JIS标准考核构架侧梁焊缝的焊根不满足疲劳强度要求,因此对于焊接构架角焊缝应结合2个标准对其焊趾和焊根综合进行疲劳强度评估。     

基于主S-N曲线方法的冷却单元支架随机振动疲劳分析

IEC 61373标准规定轨道车辆安装设备应当进行模拟长寿命随机振动条件的疲劳评估。为了克服名义应力方法在确定接头疲劳等级时具有较强的人为随意性的缺点，文章首次将主S-N曲线与Steinberg三区间法相结合，对时速350 km标准动车组牵引变流器冷却单元支架结构的关键焊接接头进行了随机振动疲劳数值分析。计算结果表明，冷却单元支架的最大疲劳损伤为0.863,位于立柱与小横梁之间的焊接接头，疲劳强度满足要求。通过分析多条典型焊缝发现，焊缝疲劳损伤主要由单一方向的振动工况主导，并且低频模态的贡献较大。文章提出的评估流程充分利用了上述2种方法的优点，可以对焊接接头进行可靠的疲劳评估，可为结构设计方案的确认提供理论依据。     

出口缅甸3B_0机车焊接构架疲劳寿命预测

为了对出口缅甸3B_0机车转向架焊接构架的疲劳寿命进行预测,采用有限元方法对构架在不同疲劳载荷下的应力状态进行分析,确定了箱体梁中主焊缝的多种疲劳应力范围。基于IIW标准和相关文献中焊接接头疲劳寿命数据确定了评估焊接构架的多条S-N曲线方程,在此基础上采用整体名义应力法和局部缺口应力法计算了关键主焊缝的寿命次数。结果表明:所有焊缝的寿命次数均大于2×10~6次,满足轨道车辆焊接接头设计标准要求;其中构架侧梁T型角接头在垂向动载作用下寿命较低,应通过焊缝磨削处理降低其应力集中程度。由于名义应力法分析结果较缺口应力法更为保守,从结构轻量化和局部优化角度出发,采用局部缺口应力进行焊接结构疲劳寿命预测更具有优势。     

基于等效结构应力法的焊接构架疲劳损伤评估

针对在线路运营过程中某型焊接构架横、侧梁连接处多次出现疲劳裂纹的问题,建立包括3条关键焊缝在内的焊接构架有限元模型,利用等效结构应力法对构架关键部位进行疲劳损伤评估,并与构架线路动应力试验进行对比分析。结果表明:等效结构应力法具有网格不敏感特性;仿真分析得到了焊接构架关键焊缝的应力分布特征,3条关键焊缝处的最大等效结构应力分别为125.1、103.0、167.4MPa,计算得到其疲劳损伤值分别为2.13、1.16、5.30,均大于损伤值0.5;构架线路动应力试验得到的各关键测点疲劳损伤值与等效结构应力法的计算结果较为吻合,验证了等效结构应力法在焊接构架疲劳损伤评估时的有效性和可靠性。     

用于铝合金车体外壳焊缝的疲劳设计图

为了开发疲劳强度设计图,作者对铝合金车体外壳焊缝进行疲劳试验。选用组成双层外壳的中空挤压型材焊缝和2种单层外壳补强焊缝作为车体外壳焊缝,通过对小尺寸和全尺寸试样的疲劳试验获得S-N曲线,采用统计处理方式,得出用于中空挤压型材焊缝的疲劳设计图。同样,用全尺寸试样开发了2种单层外壳补强焊缝通用的疲劳设计图。该图适用于评估焊缝附近材料应力范围内的疲劳强度。     

轨道交通车辆车体关键焊缝抗疲劳设计及疲劳强度研究

传统焊接结构疲劳评估方法有一定局限性:选择疲劳强度等级需依据焊缝类型及载荷加载形式、无法准确评估非标准焊接接头的应力状态等级和检验等级等.为克服上述问题,在分析结构应力法的原理和归纳EN 15085-1:2007标准所规定设计流程的基础上,提出了基于EN 15085:2007标准的抗疲劳分析平台,以期为轨道交通车辆关键...     

基于热点应力法的转向架构架疲劳寿命工程评定方法

建立某机车转向架构架有限元计算模型，应用热点应力法分析焊接结构的疲劳强度，采用最为可能发生疲劳破坏部位处的应力幅值作为疲劳评定依据。用热点应力分析方法评定焊接构架疲劳强度，不必考虑实际焊缝形状，裂纹及缺口等焊接引起的应力集中现象，弥补了有限元建模焊缝的简化处理对焊缝疲劳强度评定精度的影响。     

导电密封胶对不锈钢车体电阻点焊焊接性能影响研究

分析了电阻点焊原理,对相同的点焊搭接方式,分别采用3种工况进行焊接试验。3种工况分别采用相同焊接参数对搭接接触面涂导电密封胶和不涂导电密封胶的试件进行焊接;优化焊接参数后,对搭接接触面涂导电密封胶的试验件进行焊接。对3种工况下完成的焊接试件进行拉伸力检测试验、金相熔核尺寸检测和缺陷检测试验,对熔核直径、拉伸力、熔核内部缺陷的试验结果进行分析。试验结果表明:导电密封胶对电阻点焊的焊接性能存在影响;通过适当优化焊接参数,可以提高涂导电密封胶试件的焊接性能,焊接质量能够满足产品焊接要求。     

厚度比大于6的铜镀镍材料电阻点焊工艺探讨

因为金属熔点不同,铜镀镍材料在电阻点焊时难以形成完整焊核.厚度比大于6时,点焊焊核出现偏移,严重时薄件被焊穿.针对厚度比大于6的铜镀镍零件,以往都是采用去掉镀镍层再点焊的方法.研究试验一种新的电阻点焊工艺,在零件间添加银焊片作为焊料辅助焊接成形.通过外观和拉力试验的测试,结果与试验方案相符合,研究结果可为铜镀镍材料电阻点焊加工方式提供参考.     

城市轨道交通客车异种钢焊接工艺性能研究

针对某城市轨道交通客车底架端部中枕梁组成(550W碳钢)与纵梁组成(301LN不锈钢)之间的异种钢焊接工艺性能,根据相关资料及标准,选择气体保护电弧焊(GMAW),使用ER309LSi焊丝进行焊接工艺试验.通过探伤检测、力学性能检测、低倍焊缝组织观察及硬度检测等方式,验证550W碳钢和301LN不锈钢之间的焊接工艺性能...     

焊接参数对轨道交通车辆不锈钢磁控电阻点焊的影响

以轨道车辆用2 mm厚的SUS301L-LDT不锈钢为研究对象,对比分析了熔核形貌和磁控电阻点焊的机械性能,以及不同焊接参数下磁控电阻点焊的剪切强度变化规律。结果表明,同等外加磁场强度条件下,当焊接参数增大或焊接周波增加时,点焊试件的拉剪强度和熔核宽高比变化更加明显。当焊接电流为10 kA、焊接周波为0.50 s时,在外加磁场的作用下,点焊的拉伸强度最大增加16.47%;当焊接电流增加、焊接周波缩短时,点焊的拉剪失效位移增加较为明显;当焊接电流为11 kA、焊接周波为0.44 s时,在外加磁场的作用下点焊的拉剪失效位移最大为4.98 mm。可见,影响电阻点焊磁控效果的主要因素为焊接电流和焊接周波。     

激光焊接技术在轨道交通车辆中的应用

为解决轨道交通车辆不锈钢车体电阻点焊的外观质量差、密封性差、效率低等缺点,对部分熔透激光焊接工艺在不锈钢车体焊接中的应用开展了研究。研究包括:部分熔透激光叠焊原理、参数优化试验、显微组织分析、疲劳性能分析,以及激光焊接不锈钢车辆侧墙的结构改进。研究结果表明,不锈钢车体焊接中采用部分熔透激光叠焊工艺,可以获得高质量的表面状态及疲劳强度,车体结构强度高于EN12663标准中的要求。     

钢材层状撕裂及抗层状撕裂焊接接头的设计

钢材层状撕裂是焊接钢桥中一种非常危险的缺陷,通常发生在角焊接头处。钢材中夹杂物的数量、分布和形态以及基体金属的塑性和韧性是影响层状撕裂的钢材因素。钢材中含硫量越多,夹杂物以片状形态大量密集于同一平面,发生层状撕裂的倾向就越大。钢材的刚度越大、板越厚,越容易产生层状撕裂。相同板厚、相同焊接方法条件下,焊缝断面越大,越易产生层状撕裂。角焊缝接头中选择贯通板,T型或十字型焊接接头中选择不熔透或部分熔透角焊缝,热加工时避开蓝脆温度和红脆温度,冷加工时确保一定的曲率半径(大于15倍板厚),改善隅角焊的坡口形式,用小线能量焊接取代大能量焊接,采用低强度焊道打底、焊前预热等,均可抑制层状撕裂的发生。同时,给出日本和Eurocode3的层状撕裂评定方法和Z向钢的选材标准,以便设计和制造人士准确把握。     

接头组对间隙对激光电弧复合焊背部成形的影响

以转向架构架常用材料S355作为试验材料,采用激光-MAG复合焊方法,研究了打底焊时接头组对间隙对背部焊缝成形的影响。通过0~1.2 mm范围的6组不同的组对间隙试验得出,在其他参数不变的情况下,组对间隙对背部焊缝成形具有显著影响。背部焊缝宽度的平均值随着组对间隙的增加先增大后减小,余高平均值随着接头组对间隙的增加而逐渐减小;间隙为0.4 mm、0.6 mm、0.8 mm时背部成形良好,且宽高比与接头间隙呈正相关。0~1.2 mm为可应用的接头组对间隙范围。     

铁路货车车体用TCS铁素体不锈钢焊接性能研究

铁素体不锈钢在国外已大量应用于铁路车辆。我国研制的TCS铁素体不锈钢母材力学性能良好。焊接接头的热影响区硬度没有明显下降,焊接接头整体的抗拉强度高于母材。经过焊接热循环,焊接热影响区存在0.5~0.7 mm的粗晶粒区,晶粒度只有1~3级。这一区域的低温韧性较低。     

基于疲劳强度的焊接结构设计细节

阐述了国内铁路货车焊接结构疲劳强度设计的现状,结合货车产品的设计和现场应用实例,从结构静强度设计、焊缝设计和焊缝工艺设计3方面提出了提高疲劳强度的设计细节,并分析了焊接结构疲劳强度设计的重要意义。