磁弹性法在测量准高速客车构架焊接残余应力中的应用

焊接残余应力的存在影响着构架的疲劳强度和疲劳寿命。目前，工厂中一般采用回火时效和振动时效法对焊接构架中的残余应力进行消除。磁弹性方法是一种快速，简便，无损的表面残余应力检测方法。本文利用磁弹性方法测定了准高速焊接构架用１６Ｍｎ钢的磁声特性曲线，并以此作为标定曲线对准高速客车焊接构架的原始状态，回火法消除残余应力状态及振动消消除残余应力状态等三种状态下构架的焊接残余应力进行了现场测试。并对采用上述两     

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。     

芜湖长江大桥箱形压杆稳定性试验研究

使用切割法对芜湖长江大桥板厚44mm及40mm的箱形压杆焊接残余应力进行了实测，给出了残余应力沿板厚和板宽方向分布的规律及加颈肋对残余应力分布的影响。在实测基础上，根据统计原理拟合了用于理论计算的厚板焊制箱形压杆的残余应力分布图式，采用数值积分法，编制了压杆极限承载力的有限元计算程序，分别考虑初偏心，残余应力等初始缺陷及加劲肋等因素的影响，对厚板焊制箱形压杆的极限承载力进行了分析[研究，计算结果表明：随着长细比λ的增加，杆件逐渐由压屈特性表现为压溃特性；残余应力及初偏心对工程常用构件的极限承载力有较大影响，残余应力可使稳定系数φ值降低近20％，芜湖桥箱形压杆的加劲肋对φ值影响不明显，其主要作用在于增强构件的局部稳定。     

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.     

磁弹性法无损测试转向架残余应力分布的试验研究

利用磁弹性法研究了转向架构架焊接残余应力的分布和焊后热处理对焊接残余应力消除的影响,讨论了适合生产实际的焊后热处理条件.结果表明,焊缝区存在着高焊接残余拉应力,且纵向应力远大于横向应力,丁字形焊缝区产生应力极大值;焊后热处理能显著降低焊接残余应力,并且焊后热处理温度越高,消除效果越好,选择630℃、2.5 h进行焊后热处理时,残余应力平均消除率可达到56.6%.     

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。     

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。     

转K7型径向转向架用U形副构架制造工艺

转K7型径向转向架是为了满足铁路快速重载的运输要求而研制的一种能降低轮轨作用力、轮轨及零部件磨耗,提高车辆运行品质的新型货车转向架,u形副构架是其重要部件,属于薄壁、细长类零件,对铸造和焊接组对工艺要求很高。通过分析转K7型转向架用u形副构架的结构特点及结构应力幅云图,设计了分段铸造、焊接成整体的制造工艺,并根据工件焊后变形及残余应力较大的特点制定了关键工序,保证了U形副构架的制造质量。     

包钢连铸钢轨落锤断裂原因分析

包钢首批用连铸坯生产的75kg·m-1BNbRE钢轨进行接触焊试验时,出现母材落锤检验不合格。对该批钢轨进行较为全面的性能检验,包括成品钢轨化学成分,氢、氧、氮含量及残留元素复验,拉伸、冲击试验,轨头踏面中心线硬度试验,金相组织、奥氏体晶粒度、非金属夹杂物、低倍组织、脱碳层检验,断裂韧性试验,残余应力测定,落锤试验等。对落锤断裂的原因进行分析讨论。试验结果表明,该批钢轨的材质性能基本合格,成品钢轨轨底残余应力过大是落锤不合格的重要原因之一,而部分炉号钢轨韧塑性能偏低、表面有矫痕等也是影响因素之一。     

转向架构架焊接残余应力和变形的控制

在控制转向架构架焊接残余应力和形变的制造技术中,存在2种不同的加工工艺。国外相关企业采用的新工艺是采用控制焊接温度来制约焊接件变形,并且通过适当的焊接工艺以及焊接工装来保证加工面的位置精度。与此相对,国内传统工艺的构架焊接后整体退火是一种相对落后的工艺方法。文章对2种工艺进行了对比分析,阐明了新工艺的先进性。     

卸荷岩体强度与破坏特征试验研究

为进行不同卸荷应力路径下岩石强度与破坏特征研究,对红砂岩进行三轴压缩与峰前、峰后和峰前逐步卸除围压轴压随动减小的试验研究。在此基础上分析得到,在卸围压的过程中轴向应力和围压均随应变的增大而呈线性减小且其下降模量随着围压下降速率的增加而增加。试样在卸围压破坏后的残余强度与其卸除围压水平大小呈直线关系,岩石的破坏为脆性破坏,而且从其剧烈程度来讲,峰前卸围压的大于峰后卸围压,峰后卸围压又大于加载试验。     

基于异种燃油混合的预混合压缩着火燃烧控制

预混合压缩着火（PCCI）燃烧方式是一种清洁、高效的燃烧方式。但是，像柴油那样采用压燃着火而又缺乏挥发性的燃油会附着在燃烧室壁面上，难以形成混合气。另外，还存在需扩大运转范围等有待解决的问题。介绍了在改善PCCI燃烧控制的过程中，有效应用混合燃油的特性，随着混合燃油的早期喷射，实现2种不同燃油的分层分布。并且，高挥发性燃油促进低挥发性燃油的蒸发，避免因未蒸发燃油附着在燃烧室壁面上而引起燃烧恶化。     

渗碳零件磨削裂纹的解决措施

以20CrMnTi、20CrMnMo等低合金结构钢制做的凸轮轴、齿轮等渗碳件,在热处理后的磨削加工中易发生批量的磨削裂纹,致使零件报废。本文认为产生裂纹的原因主要是渗碳淬火后,在进行一次低温回火时,其低温回火冷却过程中,在渗碳件表面层部分残余奥氏体由于组织应力大大被消除,转变成未回火的低强度、高脆性的未回火马氏体(或称二次淬火马氏体)。对此采用如下方法予以解决:通过多次低温回火或一次冷处理,使二次淬火马氏体变成回火马氏体;冷处理一次稳定到最少残余奥氏体量。     

铁道车辆用铝合金的动态强度特性

随着车辆速度的提升,为测定车身材料的强度特性而进行的拉仲及压缩试验的测试难度也随之增大。对测试数据的重现也存在问题。针对这些问题,在本研究中选用3种铁道车辆用铝合金5083～O,6N01-T5,7N01-T5的母材及焊接部分作为对象,对其耐力、拉伸强度的应变速度依存性等动态材料特性进行分析,见图1所示。     

刚度差异桩组合桩网结构路基承载特性

刚度差异桩组合桩网结构路基因具有工后沉降小、经济效益好的优点而被广泛应用于铁道工程。与传统桩承结构路基相比,该结构桩土协同工作规律更为复杂,为研究其承载特性和土体沉降变化规律,通过室内模型试验和数值计算分析刚度差异桩组合桩网结构路基在静力荷载下的桩身应力、桩土应力比、格栅应力、桩侧摩阻力和土体沉降变化特点。结果表明：刚、柔性桩的承载力主要由侧摩阻力提供;刚性桩的桩土应力比随上部荷载增加呈先增长后稳定趋势,荷载在路基中沿中心桩体向边缘桩体传递,并沿路堤行车方向朝路堤横断面方向扩散;土工格栅和碎石加筋垫层共同工作,协调荷载进行再分配,均衡路基应力分布;路基中心排桩沿横断面方向的土体沉降近似呈盆状分布,刚性桩控制路基土体变形和沉降的性状明显优于柔性桩;选择性布置刚度较大长桩可减小路基沉降量。     

机车抱轴箱随机应力谱下的疲劳寿命预估研究

针对机车铸钢抱轴箱在运行中产生疲劳裂纹的现象，笔者对机务段检修和返厂检修的抱轴箱进行了调研，认为裂纹长度服从正态分布。对抱轴箱及其改进结构进行了有限元分析，其应力最大部位与发生裂纹部位一致。通过动应力实测获取抱轴箱危险部位的应力谱，用局部应力一应变法结合断裂力学方法估算了抱轴箱的疲劳总寿命，并与名义应力法计算结果进行了比较。结果表明，2种方法所得的疲劳总寿命基本是一致的，用局部应力-应变法计算机车抱轴箱裂纹萌生寿命是一种合理的方法，而大的铸造缺陷是抱轴箱产生裂纹的最主要原因。最后采用统计方法得到了裂纹扩展破坏的累积失效概率函数。     

滑带土残余强度参数试验研究

研究目的：评估滑带土残余强度，为滑坡稳定性研究和滑坡防治工程设计提供可靠的强度参数。 研究方法：滑坡现场调研，以现场大剪试验与室内土工试验为主，理论分析为辅。 研究结果：滑带土的峰值强度和残余强度比较接近，成线性关系；塑性指数能较好的用来估算残余强度。 研究结论：沿古滑坡滑动带复活或滑坡存在一定的蠕动变形情况下，滑带土的抗剪强度可近似采用残余强度值。现场试验表明，剪应力一剪位移曲线具有明显的峰值，且经过一定的剪切位移后，残余强度才出现。残余强度试验值与反算法得出的参数值较为吻合，现场试验被证明是评估滑带土残余强度的有效途径。     

用机油中磨粒分析法诊断杂质混入柴油机造成的故障

在一台内燃机车用柴油机上人为地在连杆大端轴瓦中封入碳化硅粒进行运转试验，使曲轴与轴瓦间产生异常磨耗进行而发生胶着损伤，用铁谱图分析法和光谱分析法查明了机油油样在各损伤阶段中所含的磨粒的特征，并由此对因混入杂质而造成的柴油机故障机理进行了说明。     

基于不同本构模型的复杂地层大断面隧道开挖稳定性分析

多元结构地层中,土体单元触变性高,应力应变路径十分复杂,单一的本构模型不能满足隧道施工变形研究的需要。分析了摩尔库伦、修正剑桥、Druker-Prager和西原正夫等四种本构模型的屈服特性及应力应变关系,通过C++对FLAC软件二次开发,将本构模型程序化。以兰州轨道交通某大断面车站隧道为工程背景,模拟分析四种模型下大断面隧道开挖引起的地表沉降、底板隆起、两帮收剑的变化规律,发现摩尔库伦模型中洛德参数可识别土体单元处于压缩或拉伸状态,能较好地拟合地表沉降规律;修正剑桥模型可追踪岩土体的变形能力和抗剪强度随体积改变而变化的特性,能准确判断隧道直墙的水平位移变化趋势;Druker-Prager模型因考虑中间主应力及静水压力对相邻单元的作用,可反映出隧道内部土体移出后的底板隆起变形特点。以上规律可为复杂多元结构地层中隧道施工变形控制提供参考,从而保证隧道建设的高效与优质。     

高速铁路强夯地基沉降的离心模型试验研究

为准确掌握中等压缩性土地基在路堤荷载下的沉降变形规律,应用TLJ-2型土工离心试验机模拟强夯加固地基,研究高速铁路中等压缩性土地基的附加应力和分层沉降特征。通过与现场填筑试验对比,分析离心模型试验预测原型地基分层沉降的精度,提出沉降修正系数取值范围,为今后中等压缩性土地基加固技术优化提供借鉴。结果表明:路基基底中心应力比路肩下大,符合柔性基底应力分布形式;附加应力随地基深度增加而减小,强夯影响深度内附加应力衰减较快,而影响范围以下衰减减缓;铺轨运营550d后,地基工后沉降逐渐趋于稳定,工后沉降值远小于施工阶段地基的总沉降;离心模型试验预测地基单位分层压缩量的精度较高,而对于不同施工阶段离心模型试验预测地基沉降的精度存在差异,沉降修正系数的引入能够较为真实地反映现场地基沉降特性。