高速列车制动盘残余应力数值仿真及试验验证

通过建立极坐标下热应力平衡方程,求解得到制动盘热应力表达式;采用有限元分析法对初速度为270 km/h的高速列车合金锻钢制动盘紧急制动工况后的残余应力进行数值模拟分析。结果表明,较大的残余拉应力分布在摩擦面上,随厚度方向逐渐减小,最大残余应力值542 MPa,且在摩擦环内应力分布并不均匀。用X射线应力测定仪对制动盘摩擦环的残余应力进行测定,试验测得最大残余应力值为348.4 MPa。仿真结果和试验结果相差35.7%,结果虽相差较大,但变化趋势基本一致,且合乎实际。理论仿真结果能直接用于制动盘疲劳裂纹扩展评定和寿命预测。     

动车组转向架横向止挡座焊接工艺仿真研究

为了快速确定铁路动车组转向架上尺寸较小、焊接结构复杂部件的焊接工艺,选取某动车组横向止挡座焊接工艺为研究对象,预设2种定位焊工艺和2种组焊顺序,形成4种焊接工艺方案。采用有限元分析软件,对动车组横向止挡座的4种焊接工艺方案进行仿真对比分析。仿真结果表明：横向止挡座采用不同的定位焊工艺对焊接应力和变形的影响较小,适当减少定位焊缝数量对实际焊接生产更有意义;横向止挡座采用“下盖板中间焊缝—下盖板两侧焊缝—立板中间焊缝”的组焊顺序相对更合理。工装刚性固定的压卡方案能够将焊接变形控制在1 mm以内,但局部焊接残余应力峰值为500 MPa,实测焊接残余应力峰值出现在焊缝中心线处,为325 MPa;采取抛丸处理工艺,可以将残余应力降至-327 MPa,达到削减较高焊后残余拉应力的目的。     

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...     

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。     

钢桥对接焊缝残余应力及变形场数值分析与试验验证

为研究钢桥对接接头焊接残余应力及变形场的分布规律,基于ABAQUS软件建立16mm厚Q345qD钢板多层对接焊三维有限元模型,对焊接残余应力及变形场进行模拟预测,并对模拟结果进行试验验证。结果表明焊接残余应力和变形的数值模拟结果与试验实测值吻合较好。对接接头纵向焊接残余应力沿垂直于焊缝方向成拉-压分布状态,其最大值位于热影响区,约为350 MPa,接近材料的屈服强度;纵向残余应力在距焊缝中心60mm范围内为拉应力。横向焊接残余应力的应力水平相对较低,最大值约为100 MPa。焊接变形主要以平面外变形为主,变形模式为马鞍形,最大变形值发生在试板中部远离焊缝中心的外边缘。     

铁路正交异性钢桥面板典型疲劳裂纹寿命估算

针对铁路正交异性钢桥面板中典型疲劳裂纹形式,建立计算模型。采用有限元数值方法模拟钢桥面板应力分布,确定各典型疲劳裂纹最不利位置;利用有限元子模型技术模拟各疲劳裂纹位置焊接细节,分析焊缝引起应力集中程度及对疲劳裂纹产生所造成影响;依据断裂力学揭示疲劳裂纹扩展速率与裂纹周围应力场关系,对几种典型疲劳裂纹进行疲劳寿命估算。结果表明:在桥面板与纵肋连接处,桥面板疲劳裂纹寿命较短,而纵肋疲劳裂纹寿命较长,这与国内外现场实测及试验结果相吻合;在横梁与纵肋连接处,其主应力较大且应力集中效应明显,极易产生疲劳裂纹。     

车体铝合金氩弧焊与搅拌摩擦焊残余应力研究

采用小孔法分别对氩弧焊及搅拌摩擦焊对6mm厚度的7020铝合金的对接试板的残余应力进行了研究。结果表明,两种焊接方法的焊接接头,纵向应力均大于横向应力,在对7020铝合金搅拌摩擦焊接接头以及氩弧焊接头中的纵向残余应力进行对比后,发现搅拌摩擦焊接头的纵向残余应力值要远远小于氩弧焊接头中纵向残余应力值。搅拌摩擦焊接头的最大纵向残余应力为50 MPa,而氩弧焊接头的纵向残余应力最大值已经达到了90 MPa。     

高频冲击振动对焊接残余应力的影响研究

焊接工艺广泛运用在高速列车中,然而焊接工艺在应用中会在构件表面产生较大的拉伸残余应力,直接关系到安全运营。由于焊接构件存在较大拉伸残余应力,采用高频冲击振动的方法消除构件的焊接残余应力。首先采用Nd:YAG脉冲式激光设备对AISI 1045钢进行表面处理,制备具有初始拉伸残余应力的实验试样,用以模拟实际的焊接残余应力;然后采用电磁式激振器系统对试样局部区域进行高频冲击振动处理,并采用小孔法测试高频冲击振动前后试样的表面残余应力。结果表明:高频冲击振动处理后构件x、y轴向的平均残余应力的释放量分别为145.7、136.0MPa;高频冲击振动在消除构件焊接残余应力方面具有较好的效果。高频冲击振动处理方法能够被用来消除高速列车焊接构件的残余应力,具有一定的工程应用价值。     

超声波冲击消除钢结构桥梁焊接残余应力的试验研究

根据重庆市江津观音岩长江大桥各梁段和锚拉板的施工制作工艺,以足尺比例制作3个索梁锚固区域锚拉板与工字型截面主梁的连接试件,进行超声波冲击消除钢结构桥梁焊接残余应力的试验研究.结果表明:焊接后,各焊缝存在着相当大的焊接残余应力,很多焊缝平行焊缝长度方向的焊接残余应力在300 MPa(拉应力)以上.实施超声波冲击后,熔透角焊缝X方向的焊接残余应力平均下降50%以上,Y方向平均下降60%以上;丁字型接头焊缝X方向的焊接应力平均下降89.7%,Y方向平均下降96.5%;有些测点的焊接残余应力从拉应力变为压应力.可见,超声波冲击可大幅度削减焊缝的焊接残余应力的峰值(尤其是对高焊接残余应力的焊缝),并能使焊接应力的分布更趋合理化,明显改善锚拉板区域的受力状态,有利于提高焊缝的疲劳强度.     

高速动车组制动横梁裂纹故障分析及改进措施

为解决高速动车组原设计结构的制动横梁裂纹故障,对故障发生位置及数量进行统计,并对裂纹断口进行宏观、微观分析,分析表明断口为应力导致的疲劳断裂。对原设计结构的制动横梁进行线路制动载荷识别并将结果应用于有限元仿真计算,结果表明原结构制动横梁支撑座管卡安装孔边缘处存在应力集中,在承受交变载荷下易产生疲劳裂纹。结合有限元强度仿真结果,提出制动横梁结构改进方案并进行强度计算和线路实测动应力,结果表明改进方案制动横梁结构应力水平较原方案明显降低,改进结构可满足高速动车组运用要求。     

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...     

强震区跨导热断层隧道不同断层温度对结构安全性的影响

为提升强震区跨导热断层隧道的安全性,本文利用有限差分软件Flac3D对强震区跨导热断层不同断层温度对隧道结构安全性的影响进行了分析。结果表明：(1)断层温度为30℃时,隧道最大主应力最大值和最小主应力最大值分别为55.61 MPa与-55.29 MPa,拱顶处x、y、z方向的位移分别为57.30 mm、38.58 mm与88.34 mm;(2)随着断层温度逐级升高至110℃,最大、最小主应力受其影响分别增加了1.60%～9.39%与2.28%～10.54%,拱顶x、y、z方向的位移也随之增加,但增加幅度较不明显。研究结果可为强震区跨导热断层的工程设计提供参考。     

变幅多轴应力状态的等效变程计数法

高周变幅多轴随机载荷下的疲劳寿命预测是一种非常复杂的问题,其中应力谱的可靠性是关键之一, 而应力谱又与所采用的计数法息息相关。通过定义主应力角及主应力比,研究了变幅多轴应力状态的多轴特征 图;提出了一种基于临界面概念的等效变程计数法,分析比较了用该方法与传统雨流计数法进行焊接构架寿命 计算的结果。     

铁路货车制动管焊接残余应力测试与焊接组装工艺改进

应用钻孔法对脱轨阀制动管进行了焊接残余应力测试，测试结果表明原焊接工艺条件下，由于制动管管身端部在焊接热的作用下伸长变形受到限制，加剧了焊缝处的径向收缩变形，导致焊趾处产生较大的残余拉应力，在外载荷的二次应力作用下，制动管焊趾处承受了较大的拉应力，增加了制动管焊缝处的疲劳破坏几率。通过对焊接组装工艺改进，降低了制动管焊后焊趾处的残余拉应力，可有效提高制动管疲劳寿命。     

60N U71MnG钢轨轨头裂纹成因分析

对线路探伤检查发现的60N U71MnG重伤钢轨进行磁粉检测复核，在钢轨轨头工作边侧表面发现了裂纹。为查明裂纹产生的原因，人工压断裂纹钢轨并取样，对裂纹处断口进行宏观形貌观察、扫描电镜观察及能谱分析，以获得裂纹断口的形貌特征和伤损特点；对试样进行显微组织观察和维氏硬度检验，以分析裂纹的成因和机理，并在考虑温度拉应力和列车动弯应力作用下，对钢轨受力及裂纹萌生机理进行仿真分析。结果表明：钢轨轨头工作边侧表面裂纹为冷态下形成的外伤，裂纹及其附近部位曾受到过剧烈摩擦产生高温并发生相变产生了马氏体组织；当轨温为-33℃时，在温度拉应力和列车产生的动弯应力的共同作用下，白层马氏体表面中心偏下位置的拉应力为417.6 MPa，裂纹易从钢轨表面中心萌生，其尖端应力强度因子KI为28.9 MPa·mm1/2，高于钢轨断裂韧性KIC的最小单值，因此钢轨在经历很短的循环载荷周次后便从白层马氏体处发生裂纹失稳扩展。     

切口型式对 正交异性钢桥面板应力特性的影响

正交异性钢桥面板横隔板切口处疲劳问题突出,裂纹通常萌生于切口自由边以及切口起始处纵肋-横隔板连接焊缝。为研究不同切口型式对疲劳细节应力的影响,建立有限元分析模型,获得细节在轮载下的应力响应。研究结果表明:切口自由边细节是面内应力主导,且较大的切口半径有利于降低应力水平;纵肋腹板在平行于焊缝方向的外侧应力最大,属于纵肋-横隔板连接焊缝中最不利的细节,因此该连接处的裂纹通常会萌生于焊缝末端的纵肋腹板外侧,并沿垂直于焊缝的方向扩展;对于纵肋-横隔板连接焊缝的横隔板细节,当切口型式为相切过渡的方式时,面外应力远小于垂直过渡的方式,而面内应力相反;采用Eurocode 3中推荐的切口型式是合适的。     

铁路罐车筒体正应力分析

应力分析是计算罐体强度及应力修正的基础,应力由于载荷来源的不同可以分为很多种。罐内充装液体的静力载荷使得罐体产生正应力。选取横截面竖直径测量点、横截面横直径测量点和轴线方向点作为代表点进行正应力分析,并使用Matlab R2012b进行函数关系仿真。     

武广高铁动车组受电弓裂纹故障分析及改进措施

针对武广高铁动车组双滑板受电弓发生的上臂顶管裂纹故障,分析正线运营工况,拆解故障受电弓研究其设计结构,通过改进焊接方式,采用新工艺,大大降低了焊接处的应力值,经仿真分析和静应力试验验证方案可行。     

成都地铁1号线省体育馆站外墙裂纹治理

通过对某地铁车站外墙产生裂纹的探讨,从结构主应力、次应力、变形应力分析产生裂纹的原因,并针对工程实际情况,采取优化混凝土配合比、改善混凝土养护条件等相应技术措施,使裂纹得以减少,达到设计要求。     

柴油机搭叠曲轴的应力和变形——第1部分：试验结果

对采用并列连杆的５种搭叠曲轴每种的一节环氧树脂模型施加纯扭转或纯弯曲负荷，所考虑的弯曲应力是由连杆力的径向和切向分量产生的，另外，还考虑了纯径向弯曲以及由于主轴颈位移造成的径向弯曲。光弹冻结应力循环之后，测定了曲柄销和主轴颈圆角的变形和应力。确定了高应力的圆角区表同的主应力，在曲柄销和主轴颈的每个一角位，获取了最大主应力的大小，子午线位置及方向。在扭转条件下，这些最大值与角位的关系相当固定，而在弯