钢轨螺栓孔冷扩张对疲劳寿命的影响

建立了基于钢轨螺栓孔残余应力分布规律的局部应变，并考虑残余应力衰减的疲劳裂纹萌生寿命预测模型。分析了冷扩张对疲劳裂纹尖端应力强度因子分布的影响。结果实验探讨了冷扩张过程对钢轨螺栓孔疲劳寿命的影响方式和效果。结果表明，冷扩张过程所引入的切向残余压应力能保持足够的强度，以对钢轨螺栓孔到显著的防裂和止裂作用。     

钢轨螺栓孔冷扩张过程弹塑性分析及其模拟计算

对钢轨螺栓孔冷扩张过程进行了弹塑性力学分析。通过简化的无限大平板的单孔模型的弹塑性理论计算，得出了冷扩张后的残余应力分布情况，证实冷扩张确实可产生预加压应力。为确定合适的扩孔率，分析多孔同时扩孔时塑性区的相互影响，建立了基于实际钢轨扩孔条件的轨端弹塑性有限元分析模型，对冷扩张过程的钢轨螺栓孔周边应力及变形情况进行了模拟计算。并结合对钢轨螺栓孔冷扩张及其加工过程的分析，考虑实测的钢轨螺栓孔没扩孔前的     

钢轨螺栓孔冷扩张后的残余应力分析

针对钢轨螺栓孔冷扩张过程，总结了相关的残余应力预测理论模型和研究结果，给出了一种基于冷扩张过程中应变场测量的半理论半实验应力分析方法，结合磁弹法和应力释放法，从实验的角度，测量并分析了钢轨螺栓孔冷扩张后残余应力场的大小、分布规律，建立了钢轨螺栓孔冷扩张后残余应力场的大小、分布与扩孔率的关系，为制定钢轨螺栓孔冷扩张工艺提供了依据。     

钢轨螺孔受力分析及孔裂防治措施

在分析钢轨螺孔周边应力的基础上，采用螺孔周边棱角凹弧型冷扩冲击技术，使孔边棱角处产生不可完全回复的塑性变形，并在一定范围内产生残余压应力，在与工作拉应力相叠加后，可使工作应力降低，从而减少或消灭螺孔裂纹。     

列车制动系统用杠杆螺栓S-N曲线试验研究

以表面经过硬化处理的某列车制动系统用杠杆螺栓为例,采用X射线法测量其表面残余应力;分析杠杆螺栓受力特征,在保证弯曲应力不变、仅改变施力点位置的情况下,试验时将施力点向杠杆螺栓中心平移以增加力臂,降低试验载荷;基于杠杆螺栓受载点处拉伸应力与弯曲应力的关系,采用变更施力点后的4点弯曲加载方式,试验获得不同存活率下的杠杆螺栓S-N曲线,并采用扫描电镜观察断口形貌。结果表明:杠杆螺栓表面残余压应力为-256～-579 MPa,压应力会阻碍疲劳裂纹的萌生与扩展,使得疲劳裂纹并未萌生于螺栓表面,而是萌生于表面硬化层和内部材料的结合处;理论预测的杠杆螺栓断裂位置与实际试验结果一致,证明变更施力点加载方法的合理性;不同存活率下杠杆螺栓的S-N曲线方程均可用幂函数模型进行较好的表达,说明杠杆螺栓与常见金属材料的S-N数据分布规律具有相似性。     

轮轨高频瞬态冲击下钢轨螺栓孔棱边受力分析

为研究螺栓孔在轮轨接触应力场作用下的棱边应力分布规律及受力特性，建立带有螺栓孔的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型，研究列车牵引、制动及钢轨擦伤所致高频激励下车轮动载对螺栓孔棱边应力峰值及分布规律的影响。结果表明：擦伤位置是影响螺栓孔棱边受力特性及应力分布规律的关键因素；轨面擦伤可激发高频附加动力冲击作用，螺栓孔斜向棱边Mises应力峰值随运营速度的提升而显著增加，轨面擦伤使斜向棱边方向螺栓孔应力集中效应显著加剧；列车牵引状态加剧了螺栓孔45°、225°方向棱边应力集中效应，而制动状态加剧了螺栓孔135°和315°方向棱边应力集中效应。     

超声冲击处理对铸钢件焊接残余应力的影响

以B级钢( ZG25 MnNi)焊接结构为对象,对混合气体保护焊焊缝进行了全覆盖超声冲击试验,研究了超声冲击处理对焊接残余应力的影响.焊接残余应力测量结果表明:焊后进行的焊缝全覆盖冲击可以在焊缝表面以下一定深度有效地引入有益的压应力层,从而改善焊接残余应力分布;超声冲击处理对焊接接头残余应力的改善效果强于采用焊前预热等处理工艺;焊前预热和焊后缓冷措施将在一定程度上降低超声冲击后的焊缝不同区域产生的残余压应力.     

关于车轴轮座、车轮轮毂孔的圆柱度公差和压装曲线分析

提高加工精度有利于改善轮座和轮毂孔接触状态,降低轮座因压装产生的最大残余拉应力。文章对照国外标准,提出了修改我国现行轮对组装技术条件的建议。     

提高焊缝疲劳强度的新工艺

焊接构件的破损主要是焊缝的残余应力产生应力集中造成的，而焊缝的应力集中又与其几何形状密切相关。提高焊缝疲劳强度的有效方法是改变残余应力状态和发善焊缝的几何形态。介绍了多种焊缝处理新工艺，主要有磨削加工、ＴＩＧ重熔、喷丸、加热冷等工艺。它们与传统的消除应力退火相比，具有更好的技术经济效果。     

采用冷挤压预应力技术 攻克钢轨端部螺栓孔断裂问题

钢轨端部螺栓孔断裂是导致列车脱轨的一个最主要安全隐患,也是钢轨没到期就更换钢轨和被迫限速的一个原因,同样是钢轨检查和维护成本的一个重要因素。对螺栓孔施加预应力,在这些孔周围引入残余压力可以解决这个问题。由美国疲劳技术股份有限公司(FTI)研发的螺栓孔处理过程-开缝衬套冷挤压工艺,已经广泛应用于航空领域,从本质上解决了螺栓孔的疲劳断裂问题。美国运输部和英国铁路研究院通过大量的测试和现场评估肯定了这一技术对减少或防止疲劳断裂的有效性。由于延长了轨     

车轴关键区域表面超声波冲击强化技术应用研究

车轴是影响轨道车辆运行安全的重要因素之一,其表面残余应力状态和表面光洁度与疲劳裂纹萌生和腐蚀的产生有一定的关联性。超声波冲击强化技术在改善材料残余应力状态、产生较理想的压应力层和提高表面光洁度等方面表现突出,文章应用这一技术对车轴关键区域进行了表面强化。对比试验结果表明,超声波冲击强化技术大大改善了车轴表面的应力状态(由之前拉压应力并存的状态变为几乎全部是压应力的状态),同时其表面粗糙度也得到了很大改善。     

焊接残余应力对对接接头疲劳裂纹扩展的影响

为提供一种考虑焊接残余应力重分布效应的疲劳裂纹扩展数值模拟方法,并以此研究焊接残余应力对对接接头疲劳裂纹扩展的影响,采用热弹塑性有限元法计算焊接残余应力,再基于计算机图形学与等参元逆变换提出应力映射技术,并借助该技术将计算的应力映射到疲劳裂纹扩展分析模型.采用NASGRO方程,考虑焊接残余应力的重分布效应,研究焊接残余应力对疲劳寿命的影响.研究结果表明:1)即使是很小的焊接残余拉应力也可能对材料疲劳寿命造成显著的降低.相反,很小的焊接残余压应力也可能显著地提高材料的疲劳寿命,本算例不到10％材料屈服强度的焊接残余拉/压应力,将疲劳寿命降低了/提高了25％/75％以上;2)焊接残余拉应力对疲劳寿命的影响随着应力的增大而增大,但增大的比例随着应力值的增大而显著减小;3)残余压应力对疲劳寿命的影响程度要比同值的拉应力影响大.此外,根据研究结果还给出了一些降低焊接残余应力不利影响及提高材料疲劳性能的工程建议.     

混凝土轨枕螺栓孔纵裂改进措施

预应力混凝土轨枕螺栓孔纵裂伤损是我国轨枕伤损中较为严重的一种 ,文章对预应力混凝土轨枕螺栓孔部位的受力情况进行了详细的计算和分析 ,指出螺栓孔部位局部拉应力过大是造成螺栓孔纵裂的根本原因 ,同时也提出了局部特殊混凝土的改进措施。     

车轴表面残余应力对轮对压装力的影响

通过试验采集车轴轮座磨削后表面残余应力以及不同残余应力状态对轮对压装力影响的相关数据,得出了车轴表面残余应力与轮对压装力之间的作用关系,为后期进一步分析轮对压装质量以及提高轮对压装合格率奠定了基础。     

芜湖长江大桥箱形压杆稳定性试验研究

使用切割法对芜湖长江大桥板厚44mm及40mm的箱形压杆焊接残余应力进行了实测，给出了残余应力沿板厚和板宽方向分布的规律及加颈肋对残余应力分布的影响。在实测基础上，根据统计原理拟合了用于理论计算的厚板焊制箱形压杆的残余应力分布图式，采用数值积分法，编制了压杆极限承载力的有限元计算程序，分别考虑初偏心，残余应力等初始缺陷及加劲肋等因素的影响，对厚板焊制箱形压杆的极限承载力进行了分析[研究，计算结果表明：随着长细比λ的增加，杆件逐渐由压屈特性表现为压溃特性；残余应力及初偏心对工程常用构件的极限承载力有较大影响，残余应力可使稳定系数φ值降低近20％，芜湖桥箱形压杆的加劲肋对φ值影响不明显，其主要作用在于增强构件的局部稳定。     

孔周含初拉应力的带孔板与实心轴过盈接触变形的轴对称平面应力理想弹...

按小变形假定，导出了与现有文献不尽相同的孔体与轴过盈接触变形的轴对称平面应力弹性解；并着重导出了孔周含初拉应力的带孔板与实心轴过盈接触变形的轴对称平面应力理想弹塑性解。结果证明，由于初应力与过盈压力在塑性变形中的耦合，使得一定的过盈压力或卸载残余应力所对应的过盈量大为增加。这一结果可供薄板冷扩孔参数计算时考虑。     

蒙辽客运专线粉砂地基固结压缩特性的三轴试验研究

依托新建通辽至京沈高铁新民北站铁路路基工程,对细颗粒含量分别为10%、15%、30%和40%的中密状态粉砂开展一系列室内固结不排水三轴试验研究,通过试验研究不同细颗粒含量粉砂在不同围压条件下的应力-应变关系、孔隙水压力的涨消发展模型及初始剪切模量的发展规律,揭示细颗粒含量和围压对中密状态粉砂应力-应变关系、孔压演化特性及初始剪切模量的影响规律。结果表明:空间应力状态下的不同细颗粒含量中密粉砂的应力-应变关系曲线以硬化型为主,符合增长型双曲线模式,且随着围压的增加,应力-应变关系曲线呈现强硬化状态,随着细颗粒含量的增加,应力-应变关系曲线呈现弱硬化状态。孔隙水压力的变化表现为随剪切的发展先经过一段上升过程,达到峰值后又开始下降,且随着细颗粒含量的增加,围压的增大,孔压的峰值越高,孔压消散速度降低,剪切完成后的残余孔压越大。初始剪切模量与围压呈正相关,即随着围压的增大而增大。同时,运用ABAQUS有限元程序建立计算机模型模拟试验,进一步验证上述分析结果的真实性与可靠性。     

钢桁梁桥主桁杆件厚板焊接残余应力空间分布试验研究

为研究某钢桁梁桥主桁杆件钢厚板焊接残余应力的空间分布规律,采用与实桥相同的材料和焊接工艺制作30 mm厚的对接焊试板,用局部逐层去除盲孔法对试板表层及内部残余应力进行测试,并对测量结果进行不确定度评定。试验结果表明:厚板表面焊接残余拉应力峰值位于焊缝附近区域,残余应力呈典型的拉-压分布趋势;内部横向残余应力在焊缝附近的分布状态为外拉内压,并且在上表层具有较大的应力梯度;内部纵向残余应力在焊缝附近为拉应力;随着距焊缝中心线距离的增加,纵横向残余应力皆开始逐渐减小,直至转变为压应力。     

焊前喷砂和焊后热处理对焊接残余应力的影响

用钻盲孔法,研究了转向架用低合金结构钢对接焊试板焊接残余应力的分布、焊前喷砂处理和焊后热处理对焊接残余应力松弛的影响.结果表明,在焊缝区及热影响区存在高焊接残余拉应力,且纵向应力远大于横向应力;焊前喷砂处理能使母材表面形成较大的残余压应力;焊后热处理能够显著降低焊接残余应力,纵向残余应力σx松弛率基本在75%～97%之...     

残余压应力对车轴表面裂纹扩展的仿真研究

为了研究残余压应力对裂纹扩展的影响，通过子程序引入初始残余压应力，利用裂纹扩展仿真技术XFEM与VCCT相结合的方法进行裂纹扩展仿真计算，证实了残余压应力对裂纹扩展有显著的抑制作用；基于Zencrack仿真软件，结合S38C材质车轴试验得到的裂纹扩展参数，预测了CRH2型动车组用S38C材质车轴裂纹扩展寿命，并提出了车轴裂纹检测周期建议。