基于表面外推的热点应力法平板焊趾疲劳分析研究

针对传统名义应力整体法在焊接板结构疲劳分析应用中的实际困难,全面介绍和分析应用于海洋结构工程领域的基于表面外推的热点应力局部法.对热点应力法基本原理、热点应力表面外推确定技术、热点局部区域有限元建模原则、应力梯度影响热点应力修正、多轴应力疲劳考虑及热点应力S-N曲线选用等内容进行详细论述,总结出基于表面外推的热点应力局部法在实际工程各环节的合理实施方式及适用的设计数据,并明确了其局限性.由于板梁焊接结构的相似性,故认为广泛应用于海洋结构工程中基于表面外推的热点应力疲劳分析方法在铁道行业桥梁、机车车辆等领域有参考和借鉴价值.     

基于结构应力法的焊缝错边疲劳性能分析

为了研究焊缝错边程度及相关错边处理方法对焊接件疲劳性能的影响,选用常见的对接焊试件作为研究对象,基于结构应力法,采用有限元软件ABAQUS分别计算试件在拉伸荷载、弯曲荷载和拉-弯组合荷载作用下的应力集中系数和疲劳寿命,分析错边程度、堆焊坡度、焊缝余高、焊趾半径等参数对疲劳性能的影响规律.研究结果表明:焊缝错边对拉伸荷载...     

基于焊缝疲劳寿命分析的高速列车裙板结构设计

以CJ-2型动车组设备舱裙板为研究对象,采用FE-safe中verity模块等效结构应力法,基于主S-N曲线,进行了焊缝疲劳分析。分析和优化结果可为高速列车裙板结构的可靠性评估和优化设计提供参考。     

基于等效结构应力的地铁车辆焊接构架疲劳寿命分析

文章针对地铁车辆焊接构架焊接部位的疲劳失效问题,首先建立构架有限元模型,选取5条危险焊缝,按照疲劳试验的载荷计算得到焊缝结构应力分布特点,其中焊缝最大等效结构应力点为77.5 MPa;然后根据结构应力法中98％可靠度,-2σ应力水平下的S-N曲线计算焊缝疲劳寿命,5条焊缝的累积损伤均小于1,满足疲劳设计寿命要求;最后使...     

考虑焊接残余应力下的索梁锚固结构主焊缝受力性能分析

赣江特大桥主桥为跨度300 m的双塔混合结合梁斜拉桥,该桥型系首次在高速铁路上应用,主跨的钢混结合梁索梁锚固系统采用新型锚拉板式结构,其结构形式和施工工艺都进行了较大改进.索梁锚固结构采用焊接工艺,锚固位置受力较为复杂,施焊后焊接残余应力较大.为研究该区域主焊缝受力性能,采用有限元软件ANSYS分别建立锚拉板结构的节段...     

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。     

高速动车组角焊缝应力集中的识别方法

针对高速动车组焊接构架角焊缝处应力集中无法采用名义应力法识别的问题,基于结构应力法,将角焊缝焊趾处的非线性应力分解为满足外载荷平衡的结构应力和自平衡的缺口应力,然后根据力的平衡方程得到各节点力及其力矩与线力及其线力矩间的对应关系,进而推导出结构应力的计算公式,并给出角焊缝应力集中识别流程;基于所给出的算法和识别流程,采用C/C++以及ANSYS软件提供的APDL语言开发出焊接结构应力识别专用软件WSS,对某高速动车组焊接构架上诸多角焊缝应力集中进行识别,验证了基于结构应力的角焊缝应力集中识别方法不仅能给出应力集中的具体位置,还能给出具体的应力峰值及其对应的疲劳寿命,可用于优化高速动车组焊接构架的抗疲劳设计。     

用于钢结构表面裂纹检测的导电性表面材料的开发

疲劳裂纹的早期发现及裂纹进展检测对减少铁路钢桥的维修管理费用有重要的意义。为此,日本铁路进行了疲劳裂纹检测材料的开发,目标是:适用于既有结构物;具有10年以上的耐久性和可靠性;便于检查和补修;能够检测毫米级的裂纹及变化情况。作为可以选择的检测材料有利用电气特性变化的金属薄膜型材料、涂料型导电性表面材料,还有易于观察的发色型涂料、变化光学特性的光学材料等。通过研究选择     

不同焊缝简化方式下的多轴疲劳评估对比分析

为研究仿真中不同焊缝截面几何形状对所形成的焊接应力的影响,文章基于DVS 1612:2014及EN 15085-3:2007标准,针对转向架制动座角焊缝设立了三角形截面与底部凹槽两种结构方式,通过结构组合建立不同的焊缝模型,并分别进行静强度校核和多轴疲劳评估。结果表明:有三角形截面的焊缝模型,其多轴材料利用度相对无三角截面的焊缝模型最大增加25%;有底部凹槽的焊缝模型,其多轴材料利用度相对无底部凹槽的焊缝模型最多减小13%,且制动座静强度及疲劳强度满足要求。     

钢制车体疲劳强度校核方法

介绍了在缺乏材料疲劳性能数据时进行钢制车体疲劳强度校核的方法,从静态应力极限值和焊接疲劳数据的选取、Goodman疲劳极限线图的绘制方法、常用焊接接头类型、疲劳许用应力极限的确定、设计应用等方面对该方法进行了讨论。     

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...     

高强钢焊接工艺研究及分析

通过对Q550D低合金高强度结构钢的焊接影响因素进行分析,制定合理的焊接工艺,应用该焊接工艺保证低合金高强度结构钢的焊接效果。     

大轴重机车车轴疲劳强度计算分析

依据动力车轴设计方法最新标准TB/T 2395—2008对某30 t机车车轴进行校核分析,给出了具体的计算步骤,然后利用有限元法对其进行验证,经对比分析得出该车轴疲劳强度满足设计要求,同时分析了应力值出现差异的原因。通过设置不同过盈量,计算得出过盈量对轮轴配合处应力值有很大影响。     

芜湖长江大桥钢梁细节疲劳强度的研究

芜湖长江大桥是中国20世纪末修建的跨度最大，规模最大的公铁两用新型桥梁，设计中采用了一系列新技术－新结构，新材料，新工艺，本文作为芜湖桥关键技术研究项目之一，对钢梁疲劳设计方法以及对重要构造细节疲劳试验研究予以介绍，包括一般理论，芜湖桥研究采用的设计理论和方法，所进行的大吨位疲劳试验，试件破坏的形态描述和所得到的疲劳试验结果，该研究成果及时提供给大桥设计者，保证了大桥的设计质量和建设工期，并被纳入2000年公布;实施的《铁路桥梁钢结构设计规范》TB10002．2－99。     

缓冲器紧固螺栓强度和疲劳分析

地铁列车在紧急制动工况下,冲击力若传递给缓冲器紧固螺栓,易引发螺栓断裂。经受力分析、静强度和疲劳强度校核后,对螺栓定位结构实施了优化,避免了螺栓的断裂问题。     

LZ50车轴钢的疲劳起裂阈值及强度

应用复型技术和逆序观测法对LZ50车轴钢光滑试样的早期疲劳短裂纹扩展行为进行试验研究.根据有效短裂纹理论,采用当量Ⅰ型主导有效短裂纹的概念描述材料群体疲劳短裂纹萌生、扩展的规律,利用最大微观结构障碍的概念推导该材料的疲劳起裂阈值及疲劳强度.研究结果如下:每个试样的有效短裂纹起源于试样表面的某些铁素体,这些裂纹萌生和扩展过程具有强烈的随机多裂纹特征;由于受最大微观组织障碍的约束,当量Ⅰ型主导有效短裂纹的扩展率具有初期下降和后期上升的特征;疲劳短裂纹的起裂阈值与最低扩展率和最大材料微观组织障碍相关,其值为1.973 76 MPa·m0.5;起裂阈值所对应的疲劳强度具有随表面缺陷当量尺寸的增加而下降的特点,当尺度大于50μm时,疲劳强度低于常规疲劳极限.     

基于有限元技术的侧架静强度和疲劳寿命分析

发展重载是提高铁路货运能力和货物运输实现快速发展的有效途径。转向架是关系铁路车辆运行安全的重要部件。本文建立了出口澳大利亚35.7 t轴重货车转向架侧架实体模型和有限元模型,运用材料非线性理论知识,利用大型通用有限元软件ANSYS对该侧架进行了静强度分析,并与试验结果进行了比较。结果表明,该侧架在各种工况下均满足要求。将疲劳载荷工况下有限元计算得到的静态应力与M系列矿石车侧架线路谱结合,得到应力谱。利用标称应力与可比构件或零件的实际疲劳特性这一疲劳分析方法,对侧架进行了疲劳寿命评估。     

内侧悬挂转向架构架强度评估方法

基于ANSYS软件建立了内侧悬挂拖车转向架构架有限元模型,根据国际铁路联盟标准UIC 515-4制定构架载荷工况进行分析计算,使用Goodman曲线评定其疲劳强度。分析结果表明,构架最大等效主应力为158.19 MPa,最小等效主应力为-97.80 MPa,构架结构的疲劳强度满足要求。     

机车车辆焊接结构疲劳分析关键问题研究

为确保铁道机车车辆各焊接承载部件在整个寿命期间安全可靠,在分析国际上对动态承载焊接结构疲劳研究的基础上,提出机车车辆焊接部件疲劳分析应明确的各类关键问题.主要包括焊接结构的疲劳特征、应力分析原则和应力谱的确定、疲劳评定方法和强度数据的选取、累积损伤准则的实际应用及多轴疲劳的处理方法等.疲劳理论经典算法表明,上述关键问题的较好解决将有助于大幅地提高疲劳分析精度,将其应用于结构设计可保证焊接承载部件具有足够的疲劳强度.