不锈钢车体板材搭接与对接激光焊接接头的拉伸断裂行为研究

用1.5mm厚、牌号为301L-DLT、301L-HT的不锈钢冷轧板分别制备搭接部分熔透、无填料对接的激光焊接试件以研究焊缝结构对断裂行为和机械性能的影响。试件激光焊缝的金属柱状晶直径为10~20μm,金相组织为γ奥氏体和少量δ铁素体;焊缝平均硬度为HV 215。实验结果显示:试件的热影响区很窄,晶粒尺寸为20~30μm;301L-HT板材的搭接接头断裂模式为外板拉伸断裂,对接接头为焊缝断裂,2种接头的断裂变形都较小;301L-DLT板材的搭接接头表现为焊缝拉-剪断裂,对接接头为板断裂,2种接头的断裂变形都很大;301LDLT板材焊件的断裂强度略高于301L-HT板材的同类焊件,同一板材的对接接头断裂强度高于搭接接头;301L板材的激光焊缝柱状晶金属的抗弯性能优异,抗拉强度超过800MPa。     

表面不涂装不锈钢车体点焊试验技术研究

采用相同焊接参数完成1.5 mm厚SUS301L-DLT和1.0 mm厚SUS301L-ST不锈钢材料的电阻点焊试验,包括外观检测、剪切拉伸试验、凹坑检测试验、宏观金相试验及凿开试验。对点焊接头的焊核直径、拉伸剪切力、缩孔缺陷、试件表面凹坑尺寸等试验结果进行分析。试验和分析结果表明,电阻点焊技术在轨道交通车辆不锈钢材料中的应用良好,同时验证了点焊参数设定是合理的,可以满足车体焊接要求。     

化学成分对亚稳态奥氏体不锈钢车体板材均匀变形及加工硬化行为的影响

基于化学成分对奥氏体不锈钢稳定性和层错能的影响,通过对2 mm厚的冷轧、退火态的304不锈钢板材试样及2种不同标准的301LN不锈钢板材试样在应变速率为3×10~(-4)/s的拉伸实验和应变诱导α′-马氏体转变量的分析测定,研究化学成分对奥氏体不锈钢应变诱导α′-马氏体相变及均匀塑性变形和加工硬化行为的影响,分析冷轧对稳定性和层错能不同的奥氏体不锈钢变形行为的影响.结果表明:随镍当量、层错能和稳定性的增加,拉伸过程中的应变诱导α′-马氏体转变开始的应变量增大,转变速度降低,转变量减小;两种化学成分不同、强度等级相同的301LN冷轧不锈钢板材试样的变形行为差异很大,冷轧预变形对其拉伸过程力学行为的影响也很大,304板材试样的亚稳态奥氏体不锈钢变形特征只在后期有所体现,但由于马氏体转变量少,流变应力相对较低.所得结论为制造不锈钢轻量车体选材和优化塑性成型工艺提供基础数据.     

冷轧奥氏体不锈钢的应变硬化行为及其焊接性能

研究了国产和进口301LN冷轧奥氏体不锈钢板的应变硬化行为和电阻点焊区域的组织,以及多种等厚、不等厚板点焊试样的拉伸强度和焊点区域的硬度分布。结果表明,冷轧奥氏体不锈钢板材中的马氏体量较少,其组织主要是奥氏体和大量增殖及发生滑移的位错、机械孪晶等。室温拉伸塑性变形在2种板断口处都诱发了80%以上的马氏体相变。奥氏体的氮含量高可在较低的轧制变形量下获得高的屈服强度;小预变形量,较高碳、氮含量有利于获得高延伸率和高流变应力。301LN冷轧板点焊接头中熔核、热影响区和应变硬化的母材三部分组织间性能差异很大,熔核组织为γ和8.4%的α(δ),热影响区最软。3 mm以上301LN冷轧板的焊接工艺性较差,焊点熔核的缩孔较大,剪切强度降低。     

列车制动系统杠杆螺栓用17Cr16Ni2不锈钢的应力腐蚀敏感性

通过慢应变速率拉伸试验,得到列车制动系统杠杆螺栓用17Cr16Ni2不锈钢分别在室温、40℃和70℃3个温度下质量分数为3.5％的NaCl水溶液(简称3.5％NaCl水溶液)中以及在室温空气中的断裂时间、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率等不同性能参数;采用扫描电镜观察不同试样断口,并采用比值法、应力腐蚀敏感性指数(IS...     

脉冲电流作用下高铁接触网吊弦线拉伸试验探究

吊弦是电力传动机车接触网的重要组成部分,是高铁运行过程中必不可少的零部件之一。吊弦线在列车运行时容易发生断丝、断股或中间位置断裂,对机车稳定运行造成严重阻碍,因此通过脉冲电流辅助拉伸破坏实验对整体载流吊弦线工作状态下的抗拉强度和应力变化进行研究具有重要的意义。试验发现,拉伸前电流预处理会增大吊弦线的塑性,减小吊弦线抗拉强度和最大应力;电流辅助拉伸时,吊弦线中最大应力和抗拉强度随着电流增大而减小;电流相同而预处理时间不同时,吊弦线中的最大应力随着预处理时间的增长而减小。试验结果验证了铜镁合金材料的电致塑性效应理论,为高铁吊弦实际应用过程提供参考。     

冷轧301LN等厚和不等厚板电阻点焊接头的疲劳强度

研究2种强度等级的301LN冷轧奥氏体不锈钢等厚、不等厚板电阻点焊接头的疲劳性能,分析焊接工艺对疲劳性能的影响.由于301LN冷轧板点焊接头的组织性能差异较大,熔核和热影响区的屈服强度远远低于冷轧母材,并且热影响区存在结构应力集中,在低疲劳载荷作用下,热影响区仍有塑性应变发生,并积累位错滑移带,导致产生低应力疲劳裂纹.减少焊接热量输入保持热影响区晶粒细小,能提高热影响区的屈服强度并减小滑移带尺寸,有助于提高点焊试样的抗疲劳性能.本文5种冷轧板双面单点电阻点焊试样90%置信度、50%和99.9%存活率的疲劳极限与静拉伸载荷之比都低于15%,其中1.5 1.5 mm等厚薄板点焊试样的抗疲劳性能最好.     

同步碎石应力吸收层路用性能的研究

主要对沥青加铺层结构组合中的同步碎石应力吸收层进行试验研究,通过粘结性试验、低温抗裂性试验、不同结构组合加铺层反射裂缝MTS疲劳试验等,评价同步碎石应力吸收层的路用性能;通过相关试验结果证明同步碎石应力吸收层具有良好的粘结性、低温抗裂性、抗拉伸疲劳性和防水性,是一种性能优良的新型应力吸收层。     

接触网零部件应力腐蚀断裂分析

随着铜合金、铝合金、不锈钢材料零部件在接触网中的大规模应用,由于应力腐蚀原因造成零部件失效而影响行车的情况时有发生。为此,对接触网零部件应力腐蚀断裂的机理特征、发生条件、检测方法和防护措施开展研究,为接触网零部件应力腐蚀断裂的判断、分析及预防提供依据。     

不锈钢薄板的摩擦搅拌焊接

日本东急车辆制造公司与大阪大学的藤井英俊副教授研究小组,成功地进行了厚度1.5mm级不锈钢薄板的摩擦搅拌焊接(FSW)。以往,不锈钢的FSW接合,板材厚度为中等即5~6mm,而不锈钢薄板的FSW接合尚属首次。该研究小组对焊件的拉伸试验结果显示,即使母材断裂,FSW焊接区也没有断裂,用FS     

轨道车辆制动钳螺栓断裂失效分析与应力腐蚀敏感性评估

某轨道车辆制动钳螺栓在服役过程中发生断裂失效,采用扫描电子显微镜、光学显微镜、显微维氏硬度计、电感耦合等离子体光谱仪等对断裂螺栓进行了失效原因分析.通过慢应变应力腐蚀试验探究了同规格的10.9级螺栓和12.9级螺栓的应力腐蚀敏感性.结果 表明,断裂螺栓本身具有较高的应力腐蚀敏感性,服役过程拉应力和腐蚀性环境的共同作用下...     

60Si2CrVA弹簧钢拉伸试样断口分析

针对60Si2CrVA弹簧钢拉伸试样不同的断口形态，讨论了拉伸试验过程中的应力分布情况和断裂过程，分析了产生不同断口的原因和机理，指出异常断口将引起断面收缩度下降。     

地铁扣件e型弹条受载特征分析

为了科学探究地铁扣件e型弹条真实受载情况下的受载特征,基于DTⅢ型扣件系统建立e型弹条精细化三维有限元模型,结合金属材料塑性变形和断裂机理研究中的应力状态参数概念,计算分析正常安装状态与共振状态下弹条的断裂危险位置和断裂类型。研究结果表明：弹条现场断裂位置普遍出现在小圆弧与中肢连接处,弹条在正常安装状态下其等效应力最大值出现在小圆弧与跟段连接处,与弹条现场断裂位置不一致,而最大应力三轴度以及最小应力软性系数与现场断裂位置高度吻合,表明应力状态参数可以更好地描述弹条的断裂危险点。在钢轨波磨引发的共振条件下,弹条最大应力三轴度以及最小应力软性系数同样出现在小圆弧与中肢连接处,并且弹条最大应力三轴度增大60.3%,最小应力软性系数减少5.4%,弹条更易于发生脆性断裂。弹条小圆弧与中肢连接处横断面的罗德系数显示,小圆弧内侧约等于1,外侧约等于-1,这表明此处横断面受弯曲应力作用。e型弹条在钢轨波磨引起的共振条件下,弹条小圆弧与中肢连接处易于产生微裂纹,同时小圆弧内侧拉应力场会加速裂纹扩展,从而导致弹条瞬间脆断。     

级配钢纤维活性粉末混凝土的动态拉伸性能的试验研究

采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)对直径为70 mm的圆柱体试件的动态拉伸性能进行研究,得到了不同应变率下的混凝土劈裂拉伸强度和拉伸应力-时间曲线,并与静态劈裂拉伸强度进行了对比。根据试验结果,讨论了含不同种类钢纤维的活性粉末混凝土的动态拉伸性能,以及3种钢纤维级配下的钢纤维活性粉末混凝土的动态拉伸性能;总结了级配钢纤维活性粉末混凝土的应变率效应,以及影响钢纤维混凝土动态拉伸性能的因素。     

用全尺寸疲劳试验进行铁路转向架疲劳设计评估

通过静载荷试验、疲劳试验和线路试验评估了电动车辆转向架构架的疲劳强度.对疲劳试验和线路试验中出现的应力历程的特征进行了评估,采用各种疲劳寿命评估方法对疲劳损伤进行了评估.试验结果表明,在载荷作用下,某些应变片测得的应力和应变按应变片所处的位置呈多轴状态.应根据位置和应力状态确定合适的疲劳评估方法.     

大秦铁路重车线U78CrV钢轨锈蚀断裂原因分析

针对大秦铁路重车线U78CrV钢轨锈蚀断裂的问题,分析了钢轨锈蚀的原因,然后对不同材质钢轨的耐蚀及抗断裂性能进行试验研究,对钢轨断裂原因进行了探讨。试验结果表明:隧道漏水会导致局部钢轨轨底锈蚀;冬季使用含有Cl-的防冻液则会加剧钢轨的锈蚀;曾出现过断轨的U78CrV钢轨和其他材质钢轨相比有着相对较差的耐应力腐蚀性能及抗断裂性能;钢轨轨底在环境因素的影响下发生锈蚀并形成锈蚀坑,在钢轨内部拉应力(温度应力及残余应力)以及大轴重列车通过钢轨时产生的动弯曲应力的作用下,轨底锈蚀坑会成为应力集中点而形成裂纹源,当钢轨材质抗断裂性能不足时裂纹扩展较快,最终导致断裂。     

金属材料的应力腐蚀

根据应力腐蚀断裂的各种机理，论述了应力腐蚀的特征，提出了应力腐蚀敏感性的测试方法和分类，以及试验方法的选择的各项原则     

基于非线性超声的无缝钢轨锁定轨温检测

针对基于非线性超声的无缝钢轨锁定轨温检测问题,理论分析了材料非线性系数在温度、应力变化过程中的变化情况,试验研究了温度与应力对自由状态及锁定状态下钢轨超声非线性系数的影响,得到了温度与应力共同作用下的非线性超声响应规律。研究结果表明:自由状态下钢轨中传播的超声非线性受温度影响明显,非线性系数随温度升高而增大,随温度降低而减小;锁定状态下钢轨中传播的超声非线性受温度与应力耦合作用,非线性系数在钢轨温度高于锁定轨温时随温度升高而增大,在钢轨温度低于锁定轨温时随温度降低而增大,在钢轨温度为锁定轨温时出现局部极值点。论文从理论和试验两方面证实了非线性超声可以检测无缝钢轨锁定轨温。     

青藏线波纹管涵洞现场试验及理论分析

以位于青藏线DK945 849,海拔高度在4 200 m以上的一座金属波纹管单孔试验涵洞(孔径1.5m)为背景,进行新型波纹管涵洞管壁应力的试验研究。施工过程中不同填土高度下,波纹管不同断面和部位应力的试验结果表明:各测点波峰、波谷的应力随着填土高度的增加迅速增大,波中点应力的变化不大;波纹管涵洞的控制截面是管顶和管底;最大应力出现在路肩下的截面,达170 MPa。该金属波纹管在施工过程中安全系数为1.68,在规范允许范围内。将实测土压力作用在裸管上,进行管壁应力理论分析和有限元计算,其结果略大于应力实测值,误差较小,且偏于安全。验证了实测管壁应力和土压力值的正确性,说明理论分析和有限元分析可用于波纹管涵洞的设计。     

CFG桩复合地基持力层模型试验研究

下卧持力层的受力变形特性是高速铁路地基处理研究的重要内容.通过复合地基持力层模型试验研究,测试分析持力层在不同桩端处桩土应力比条件下的应力和变形.试验结果表明,持力层不同深度处桩土应力比随桩底初始应力比减小而减小,应力比沿深度逐渐减小;持力层的应力重分布现象与路基土拱极为接近,呈倒土拱形式,桩底处桩土应力比越大,倒土拱现象越明显.