地铁车体总成关键焊缝焊后变形量工艺研究

对某项目地铁车体关键焊缝的焊后变形量进行跟踪测量.数据表明:车体组焊前后,侧墙上边梁与车顶边梁(上部焊缝)焊后尺寸平均横向收缩量约为1.05 mm,侧墙下边梁与底架边梁(下部焊缝)焊后尺寸平均横向收缩量约为1.67 mm,且它们在对应位置变形趋势相同;由于底架起挠导致侧墙模块2、模块4中间存在很大的扭曲变形应力,焊后焊缝横向收缩量较大.试验结果为车体总成预组装部件尺寸定位和工艺放量等工艺提供数据支撑.     

动车组铝合金车体焊接接头应力集中区域识别

基于结构应力研究动车组铝合金车体焊接接头的应力分布特征.首先,建立某动车组铝合金车体包括焊接接头在内的有限元模型,然后,在EN12663-1:2010标准中的主要静态载荷作用下,分析车体典型焊接接头的结构应力沿焊缝长度的分布规律.结果表明:车体焊缝应力集中发生部位主要为门立柱下方以及设备舱挡板附近的底架地板型材与底架边梁搭接焊缝处.当通过打磨等改善技术提高车体焊缝疲劳强度时,应重点关注这些区域.     

动车组铝合金车体焊接接头应力集中区域识别

基于结构应力研究动车组铝合金车体焊接接头的应力分布特征.首先,建立某动车组铝合金车体包括焊接接头在内的有限元模型,然后,在EN12663-1:2010标准中的主要静态载荷作用下,分析车体典型焊接接头的结构应力沿焊缝长度的分布规律.结果表明:车体焊缝应力集中发生部位主要为门立柱下方以及设备舱挡板附近的底架地板型材与底架边梁搭接焊缝处.当通过打磨等改善技术提高车体焊缝疲劳强度时,应重点关注这些区域.     

不锈钢地铁车辆侧墙焊缝缺陷率分析

由于非熔透型激光叠焊工艺的局限性,侧墙焊缝处会产生内外钢板局部未焊透的现象即焊缝缺陷.为研究这种焊缝在不同缺陷率下的拉剪强度及其对车体静强度的影响,结合某不锈钢地铁车辆激光焊车体,通过建立不同焊缝缺陷率的车体有限元模型,分析各个工况下不同焊缝缺陷率的车体侧墙焊缝剪应力的变化,以此确定在静载工况下不锈钢激光焊车体侧墙焊缝缺陷率的限值.     

铝合金货车侧墙多道焊变形预测

基于热弹塑性有限元法,对铝合金货车侧墙多道焊焊接变形进行仿真预测,仿真中充分考虑了材料热物理属性的影响．基于实体一壳单元混合模型,建立了侧墙有限元网格模型,应用3D高斯双椭球热源模型实现了焊接过程温度场分析．从工程实际出发设计了四种焊接顺序,通过对四种焊序下仿真结果的对比分析,讨论了不同焊接顺序对铝合金货车侧墙焊接成形的影响,为研究大型铝合金薄板焊接过程中的应力应变和减少焊接应力与变形提供了参考依据．     

动车组铝合金车体焊缝质量等级评价的应力因数计算方法

建立了某型动车组铝合金焊接车体的有限元分析模型，对焊缝部位进行简化建模，焊缝与实际存在的差异在等效结构应力计算中进行修正；基于标准BS EN 12663—1:2010分析了车体承受的载荷，采用Box-Behnken正交矩阵设计确定了车体的9个疲劳载荷工况；对车体有限元模型施加多轴载荷，分析了车体侧墙上的4条长焊缝部位的应力分布，确定了6个应力因数计算的关注点；采用名义应力法和等效结构应力法计算车体侧墙焊缝的应力因数，对比分析了2种应力分析方法。分析结果表明:2种应力分析方法在循环次数为1.0×107的许用应力范围不同，名义应力为16.40 MPa，等效结构应力为26.61 MPa；6个关注点的名义应力范围均小于其等效结构应力范围，得到的车体焊缝6个关注点的名义应力和等效结构应力的应力因数分别为0.33、0.25、0.50、0.49、0.76、0.62和0.23、0.24、0.39、0.45、0.61、0.48；针对同一焊缝的关注点，名义应力法计算的应力因数大于采用等效结构应力法计算的应力因数；名义应力法存在很大的分散性，导致应力因数偏大，而等效结构应力法物理意义更明确，计算的应力因数更为合理。      

基于固有应变法的货车侧墙焊接变形预测

货车侧墙在焊接过程中由于焊缝处收缩力的作用导致侧墙板失稳,不可避免的产生了波浪变形.利用能解决预测大型结构残余变形问题的固有应变理论,在焊缝处施加与固有应变相等的初始应变,通过结构失稳分析,得出侧墙屈曲失稳因子小于1,因此在此基础上采用大变形计算,求解了大型复杂结构货车侧墙的焊接变形,并与实验数据进行对比,验证了固有应变为基础的残余变形预测法在铁道车辆制造工业中应用的可行性.     

出口刚果(布)80t凹底平车制造技术分析

通过对凹底平车成形、组装焊接制造工艺和结构难点分析,确定了板材拼接采用焊条电弧焊,其它焊缝主要采用焊丝气体保护和自动化焊接设备及凹底架心盘预制12 mm上挠度和小底架心盘预制5 mm上挠度的制造工艺,并介绍了凹底架组成及小底架组成的焊接原则和顺序.实践证明,该工艺行之有效,凹底平车的组装质量和焊接质量均满足产品图纸及技术条件要求.     

考虑初始缺陷的动车组铝合金车体结构稳定性分析

基于非线性有限元分析技术,研究带有初始缺陷的动车组铝合金车体结构承载能力.首先,在研究结构稳定性数值分析理论的基础上,归纳总结出基于子结构法进行动车组铝合金车体稳定性分析的技术流程;其次,在EN12663中载荷作用下,对某动车组铝合金车体结构进行线性稳定性分析,指出车体屈曲因子较低部位为底架检查孔结构区域;然后,运用子结构技术,考虑不同初始缺陷对车体进行非线性稳定性分析,获得底架检查孔结构区域的临界载荷分别为1 350和1125 k N,均低于该区域的线性屈曲临界载荷.建议当类似动车组车体结构线性稳定性分析的屈曲因子较低部位为薄板结构时,应进行非线性稳定性分析.     

铰接式轻轨客车车体结构强度的精细分析

为设计满足EN12663-2010标准性能要求的铰接式轻轨客车车体,提出了车体结构静强度精细分析方法和车体焊接接头应力集中分析与疲劳寿命预测方法.以某出口铰接式轻轨客车铝合金车体为研究对象,首先建立了铰接车体整体结构的一级薄壳单元有限元模型;并在车体一级有限元模型分析的基础上,采用子模型技术与非线性接触技术相结合的方法构建了车体铰接模块的二级有限元模型,经接触非线性数值试验,优选出合理的铰接模块设计方案.采用美国ASME-2007标准的主S-N曲线法,对铰接车体焊缝进行了应力集中分析与疲劳寿命预测,识别出了焊接接头疲劳寿命的薄弱部位.借助焊缝结构应力的分析,提出的改进方案焊缝寿命比原始方案提高了2.49倍.     

城轨铝合金车体侧墙焊接仿真分析

基于热—弹—塑性有限元法,根据实际加工工艺,借助大型非线性有限元软件ABAQUS,对某城轨铝合金车体司机室处侧墙的焊接变形进行仿真模拟.利用八节点六面体网格对侧墙模型进行精准建模,并利用移动的双椭球热源来模拟MIG自动焊过程.设计了三种不同的焊接顺序,通过量化对比不同焊接顺序下的仿真结果.结果表明,在不同焊接顺序的工艺方法下对侧墙焊后变形挠度大小具有一定影响,且由外侧向内侧的焊接顺序能更好的控制侧墙焊后变形.     

铝合金车体城市轨道车辆地板防火结构设计

在分析现有铝合金车体城市轨道客车典型车辆底架结构的基础上,针对不同车辆地板填充物及隔热结构建立了3种不同的车辆底架防火结构模型.依据BS 6853防火试验标准对该3种车辆底架防火结构模型样件进行结构耐火性能测试,验证了不同车体底架填充物对车辆地板耐火性能的影响,并对耐火试验的结果进行分析,进而为铝合金车体轨道客车的地板耐火结构设计开发提供了值得参考的可靠数据.     

焊接残余应力对动车组铝合金车体疲劳强度的影响

采用热-弹塑性法和固有应变法计算了动车组铝合金车体对接接头的残余应力, 并进行了对比, 以验证采用固有应变法计算残余应力的合理性; 建立了车体的板壳有限元模型, 参照标准《铁路应用—铁路车辆车体的结构要求》 (EN 12663), 确定车体服役状态的疲劳载荷工况, 采用惯性释放法计算了车体有无残余应力的疲劳强度; 根据最大主应力原则, 将车体多轴应力转化为单轴应力, 得到焊缝和母材关注点的平均应力和应力幅值; 结合铝合金车体材料性能参数绘制了Goodman疲劳曲线, 计算了每个关注点的可靠性安全系数, 分析了残余应力对车体疲劳强度的影响。分析结果表明: 焊接残余应力对母材关注点影响不大, 其可靠性安全系数降幅小于5%;焊缝关注点的平均应力增加量可达25 MPa, 其可靠性安全系数降幅超过50%, 最大为54%, 使得车体容易疲劳失效; 残余应力对焊缝关注点最大主应力的方向有明显的改变。      

铰接式轻轨客车车体结构强度的精细分析

为设计满足EN12663-2010标准性能要求的铰接式轻轨客车车体,提出了车体结构静强度精细分析方法和车体焊接接头应力集中分析与疲劳寿命预测方法.以某出口铰接式轻轨客车铝合金车体为研究对象,首先建立了铰接车体整体结构的一级薄壳单元有限元模型;并在车体一级有限元模型分析的基础上,采用子模型技术与非线性接触技术相结合的方法构建了车体铰接模块的二级有限元模型,经接触非线性数值试验,优选出合理的铰接模块设计方案.采用美国ASME-2007标准的主S-N曲线法,对铰接车体焊缝进行了应力集中分析与疲劳寿命预测,识别出了焊接接头疲劳寿命的薄弱部位.借助焊缝结构应力的分析,提出的改进方案焊缝寿命比原始方案提高了2.49倍.     

铝合金AL3003的激光焊接工艺研究

采用500瓦光纤激光器对动力电池的铝合金外壳进行了焊接。通过调节激光焊接速度、离焦量等工艺参数进行试验研究。结果表明,在激光功率一定时,焊接速度对焊接的熔深影响最大,而离焦量对焊缝的外观缺陷起到决定性作用。在速度为10mm/s以及离焦量为负0.3mm时得到最佳的焊接效果。     

LY12铝合金搅拌摩擦焊工艺研究

对LY12铝合金进行了搅拌摩擦焊接工艺试验,并对焊接接头进行了金相观察和力学性能检测.试验结果表明,合理的焊接参数匹配是取得性能优良焊接接头的前提.当旋转速度为905 r/min、焊接速度为33.6 mm/min、肩部压力为48 MPa时施焊,可获得成型良好无缺陷焊接接头,且焊缝区晶粒细小.搅拌摩擦焊焊接轧态LY12铝合金时,焊接时的热输入可部分消除接头处金属的冷作硬化.随着焊接速度的提高,焊接热输入量降低,消除冷作硬化的能力减弱,焊接接头抗拉强度提高.     

LY12铝合金搅拌摩擦焊工艺研究

对LY12铝合金进行了搅拌摩擦焊接工艺试验,并对焊接接头进行了金相观察和力学性能检测.试验结果表明,合理的焊接参数匹配是取得性能优良焊接接头的前提.当旋转速度为905 r/m in、焊接速度为33.6 mm/m in、肩部压力为48MPa时施焊,可获得成型良好无缺陷焊接接头,且焊缝区晶粒细小.搅拌摩擦焊焊接轧态LY12铝合金时,焊接时的热输入可部分消除接头处金属的冷作硬化.随着焊接速度的提高,焊接热输入量降低,消除冷作硬化的能力减弱,焊接接头抗拉强度提高.     

基于子模型方法的地铁车体疲劳寿命评估

车体是地铁车辆的重要承载部件,针对全尺寸车体疲劳试验综合难度高的问题,基于端部底架子模型包含了牵枕缓等在车体中受力最严苛结构的特点,提出采用端部底架子模型代替全尺寸车体进行疲劳试验的方法;建立了端部底架子模型和全尺寸车体的有限元模型,并参照EN 12663标准所确定的疲劳载荷,通过设置合理的边界条件使得端部底架子模型与全尺寸车体关键位置应力分布一致;将试验测得端部底架关键位置的应力与仿真结果进行对比,验证了有限元模型的准确性,进而采用名义应力法和Eurocode 9标准规定的疲劳寿命-应力（S-N）曲线对车体和底架焊缝部位进行了疲劳损伤计算. 结果表明:端部底架3个最大损伤位置与全尺寸车体一致,并且同一位置处端部底架的损伤值均大于车体损伤值,因此采用子模型法评估全尺寸车体的疲劳寿命易于获得相对保守的结果,针对地铁车体采用子模型法进行疲劳寿命评估是可行的.      

铝合金车体疲劳寿命预测新方法及其应用

针对铝合金车体的广泛应用,从可靠性的要求出发,引进了一种可以对铝合金车体焊缝的疲劳寿命进行预测的新方法——主S-N曲线法,该法已经列为美国ASME标准,可以有效的解决焊缝疲劳寿命问题.基于有限元模型,提出了车体虚拟疲劳试验的概念(VFT),即从EN12663标准中获取车体振动加速度,从有限元模型中获取应力,然后基于主S-N曲线的参数计算车体焊缝上疲劳寿命.最后,通过一个工程实际问题,验证了这一方法对铝合金车体抗疲劳设计的有效性.     

焊接顺序对高速列车侧墙焊接残余应力的影响

按实际加工工艺,基于有限元软件SYSWELD,采用有限元热弹塑性分析方法和Fortran语言对焊接热源进行二次开发,获得了所需要的热源,并通过实验验证了热源模型的准确性.在此基础之上,通过分析高速列车CRH380B侧墙焊接残余应力分布规律和焊接顺序对于侧墙焊接残余应力的影响,得到了侧墙焊接最优方案,为企业实际生产中的降低焊接残余应力方案选择提供了依据.