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Ｂａｒｋｈａｕｓｅｎ Ｎｏｉｓｅ（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定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。     

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１２０Ｋｍ／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。     

用磁声发射原理测量钢轨残余应力

根据磁声发射原理并利用自制的磁化器对退火钢轨进行室内应力标定，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Ｕ７４ ６０ｋｇ／ｍ新轨的残余应力，取得较满意的结果。     

钢轨三维弹塑性滚动接触应力

用有限元法建立了钢轨三维弹塑性滚动接触计算模型，分析钢轨材料屈服强度对钢轨残余应力和应变的影响．模型中考虑了钢轨的几何形状和边界条件，通过在钢轨表面反复施加移动赫兹法向压力和切向力模拟车轮的反复滚动作用．结果表明：最大等效塑性应变和剪应变均发生在钢轨接触表面，此处易萌生裂纹；钢轨接触表面附近材料塑性变形流线趋势与现场观测到的裂纹方向一致；钢轨材料屈服强度越高，材料的累积塑性变形越小，钢轨的最大残余应力越接近于表面．     

引起钢轨蠕变伸长因素的探讨

通过理论分析认为钢轨中残余应力的释放，车轮的碾压作用、钢轨承受疲劳拉应力，温度拉应力、钢轨方向不衣的弯曲矢度变化引起钢轨蠕变伸长的主要原因，并对此进行了详细的叙述。指出新钢轨上道后初期，钢轨的蠕变伸长速率较快，随着荷载作用次数的增加，钢轨的蠕变速率变缓，直至停止蠕变伸长。     

转向架焊接残余应力的测试及退火工艺

利用磁弹性法测量了材质为16MnR的CW-200型焊接转向架构架一定深度处的残余应力,分析了热处理前后构架中残余应力的分布及变化规律,并且研究了不同的退火工艺对焊后构架残余应力的影响．结果表明：构架焊接后存在较高的残余应力,在牵引杆座与横梁焊缝处最大值达到193MPa拉应力;而经过不同的去应力退火工艺处理后,残余应力的消除率不同．在630℃退火、保温3h工艺条件下试验用构架残余应力平均消除率最高,X、y方向的最大消除率分别为58．3％和54．6％．     

磁测法测试钢结构桥梁的焊接残余应力

磁测法是基于铁磁材料压磁效应的应力测量的一种新方法,对这种方法的原理进行了介绍,并通过在3个观音岩长江大桥足尺比例构件试验研究中,对焊接完成后的焊缝应力和超声波冲击后的焊缝应力采用磁测法进行了测试。测试结果表明,在熔透焊缝中,平行和垂直焊缝方向都存在着相当大的焊接残余应力,很多测点应力已经接近钢材的屈服强度;局部构造设计对于防止焊接应力集中有着重要的意义;超声波冲击对消除焊缝残余应力效果明显,磁测法能方便有效地测试出桥梁钢构件的焊接应力,为人们了解桥梁复杂节点的焊缝应力的分布状况,掌握消除焊缝残余应力工艺处理后的效果情况,提供了切实可行的测试手段,是一种测试灵敏度高、测试系统简单、操作灵活的很具发展前景的焊缝应力测试方法。     

轮轨接触应力与钢轨波磨分析

根据轮轨滚动接触中钢轨循环加载塑性累积和材料的Ratcheting效应，应用强化材料模型对钢轨内部的残余应力和累积变形进行了数值分析。分析结果表明钢轨材料的Ratcheting效应和轮轨接触应力的波动是钢轨表面剥离与压溃形波波磨产生的重要原因。     

计及残余应力时柱子的非弹性屈曲理论研究

阐述了焊接钢结构残余应力的起因，以及非弹性不计残余应力柱子的相当切线模量理论和计及残余应力柱子的相当切线模量理论，并以两端简支柱为例叙述了它们的处理方法和计算公式。该理论除解释焊接钢结构屈曲承载能力偏低的原因外，还可为大型焊接钢结构稳定性计算提供基础理论和方法。     

基于模态试验的驱动桥壳焊接残余应力预测

针对传统的驱动桥桥壳焊接残余应力测试比较复杂的情况,提出一种基于模态试验的焊接残余应力预测方法。以某乘用车驱动桥桥壳焊接件为研究对象,通过残余应力测试试验与模态频率测试试验,获取驱动桥壳残余应力与模态频率的对应关系,建立其拟合方程。试验表明:驱动桥壳的残余应力直接影响其模态频率,该方法为驱动桥焊接生产的无损检测提供了一种较可靠的方法。     

柴油机机体振动消除残余应力的测试研究

本文对铁道部资阳内燃机车工厂生产的１６２４０柴油机机体振动时效前后的残余应力进行了测试研究，采用了磁测法和电阻应变片法相结合之手段，讨论分析了振动消除残余应力的机理。结果表明：振动时效对降低１６４２０柴油机机体这样的大型焊接结构的残余应力有明显效果。     

机车车轮与车轴残余应力的超声检测

机车车轮和车轴在制造和服役过程中的残余应力及其分布状态对车轮踏面裂纹形成、扩展及金属剥落、车轴的疲劳寿命等有着重要的影响。依据声弹性理论,采用临界折射纵波,建立超声应力检测试验系统,编制应力—声时处理软件。利用该试验系统对车轮、车轴的应力系数进行标定,而后对车轮踏面周向、车轴轴向的残余应力进行检测,将检测结果采用计算机线性插值绘制应力分布云图,通过云图更直观的得到残余应力分布规律。对准确评估轮对的强度、韧性和抗疲劳性以及改善其性能具有一定意义。     

获取残余应力的压痕方法研究

采用有限元仿真技术,通过分析残余应力对压痕功与卸载斜率之间关系的影响,建立压痕的加载功、弹性恢复功、卸载斜率和材料的屈服强度、残余应力以及球压头半径之间的非线性关系。利用有限元仿真数据训练神经网络模型,建立压痕功、卸载斜率、屈服强度、硬化指数和残余应力之间的非线性映射关系来辨识残余应力。结果表明文中方法能有效获得残余应力值。     

刚度突变轨道结构的连续地基梁模型基本解及其应用

用刚度突变的连续弹性支承梁模型表示桥梁和路基两种不同类型的轨道支承条件，给出了在力学模型上的任意位置有一集中力作用解析解，具有多个集中荷载作用的结果可以通过叠加得到，此结论可应用于其他刚度突变连续地基梁结构中。还对不同刚度比、不同加载位置时钢轨的应力和位移进行了讨论。     

钢轨约束扭转时的应力分析

分析了钢轨的约束扭转变形，推导了钢轨约束扭转变形时的扭转角计算公式，并由此计算钢轨的约束扭转应力。通过算例说明对钢轨进行应力分析时，必须考虑约束扭转。     

考虑钢轨铁磁特性的牵引网阻抗频变参数矩阵计算

行波故障测距装置因行波在线路中传播的色散现象而难以准确计算波速,影响测距精确性,而行波色散主要原因来自于线路阻抗的依频特性。牵引网中钢轨与其他导线不同,具有特殊性,本文通过软磁材料磁性能检测中的冲击法对钢轨的磁特性进行检测,得到了P60钢轨基本磁化曲线、磁滞回线和矫顽力等磁特性数据,以此数据使用有限元仿真软件计算出钢轨精确的阻抗频变参数,在此基础上通过平行多导体传输线理论计算出充分考虑钢轨特殊铁磁特性的牵引网阻抗、导纳频变参数矩阵,为牵引网行波故障测距的研究提供线路阻抗的计算方案和数据基础。     

由应力集中引起的孔边塑性变形对小孔松弛法测定焊接残余应力精度的影响及其修正方法

目前,小孔松弛法测定焊接残余应力在推广使用中的主要问题是如何提高其测量精度。标定试件一般是在拉应力σ≤1/3σ_s时确定常数,然后进行实测。我们认为,当残余应力较大时,按弹性范围的标定常数测取残余应力必然产生误差。残余应力越大,误差越大,当σ接近σ_s时,在本文标定中确定的测量误差为19％。文章对如何进一步提高测量精度进行了新的探索,着重对由于孔边应力集中引起的孔边塑性变形而产生的测量误差作了研究。发现当σ>1/2σ_s时测得的释放应变ε是由纯弹性释放应变ε_e和孔边塑性变形的影响ε_p所组成。计算时应在ε中减去ε_p,即用ε_e算得的残余应力才是真值。本文采用修正方法用ε_e代替ε,在σ接近σ_s时,其测量误差已降至2％以下,从而提高了小孔松弛法测定焊接残余应力的精度。     

基于临界平面法的钢轨裂纹萌生寿命预测模型研究

临界平面法是常用的钢轨裂纹萌生寿命预测方法,诸多文献分别基于此研究了相关的预测模型,但计算出的钢轨裂纹萌生寿命时间比现场观测到的裂纹萌生寿命稍短。通过对预测模型进行理论分析,结果认为,蠕滑力在裂纹萌生预测模型中起十分重要的作用,尤其是纵向蠕滑力与自旋蠕滑力。采用全蠕滑状态是致使预测结果比实际观测结果要短的重要原因之一。此外,摩擦热应力产生的残余应力为拉应力,不平顺导致接触应力的改变,钢轨材质与夹杂物的影响,以及裂纹萌生阶段的选取准则,磨耗的影响等,都应在钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生寿命预测中有合理考虑。     

非稳态载荷对二维轮轨纯滚动接触应力和变形的影响

为了揭示轮轨波状表面与非稳态载荷的内在联系,利用有限元法,建立了二维弹塑性轮轨纯滚动接触计算模型,分析法向接触载荷波动值对钢轨残余应力、应变和变形的影响。模型中材料本构采用考虑棘轮效应的Jiang-Sehitoglu模型,非稳态仅考虑法向接触载荷的简谐变化,用弹塑性无限半空间表面上重复移动赫兹法向压力分布模拟反复纯滚动接触过程。发现非稳态法向接触载荷作用下产生同样波长的波状接触表面;随滚动次数的增加,残余应力增大,但很快趋于稳定,而残余应变也增大,但增大速率衰减;载荷波动值越大,波谷和波峰处的纵向残余应力越大,波谷处的轴向残余应力、残余剪应变和表面纵向位移越大,而波峰处的轴向残余应力、残余剪应变和表面纵向位移越小,波深越大。     

重载铁路货车轴载作用下嵌入式轨道受力变形分析

为研究嵌入式轨道在重载铁路中的适用性，采用有限元法，建立嵌入式轨道有限元模型，从钢轨应力、钢轨位移、轨道板位移的角度分析货车轴载对嵌入式轨道结构受力及变形的影响，并针对现有嵌入式轨道结构进行优化研究。研究结果表明：货车轴载对嵌入式轨道轨头应力、轨底应力、钢轨横向及竖向位移影响显著，其中，轨头应力、钢轨横向位移均超过限值要求，但其对轨道板位移影响较小；采用75 kg/m钢轨替换60 kg/m钢轨后，轨头应力显著减小，但钢轨横向位移仍然超过限值要求；在此基础上，随着填充材料弹性模量的增大，钢轨应力及位移均显著减小，且均在规范限值内，填充材料弹性模量建议取为400 MPa。