利用巴克豪森效应测量转向架焊接构架残余应力

随着列车速度的提高,高速客车转向架构架在焊接过程中产生的残余应力对焊接构架性能的影响日益突出,其后果可能造成构架开裂,危及行车安全。因此测定并掌握焊接残余应力在焊接构架中的分布规律十分必要。利用巴克豪森效应测量转向架焊接构架残余应力是有效的方法之一。本文分析了巴克豪森效应测量原理,研究了系统的测量方法,并对大量测量数据进行了统计分析,从而确定了构件的残余应力分布,并从工艺上提出了消除残余应力的对策。     

高速动力车转向架焊接构架优化设计

以高速动力车转向架焊接构架的质量为目标函数,以16Mn钢母材和焊缝的疲劳强度为约束条件,根据UIC615-4所规定的构架强度试验载荷,对高速动力车转向架焊接构架进行结构优化,提出了降低结构弯曲和扭转刚度的设计方法,以提高轻量化焊接构架的疲劳强度。优化方案构架的最大等效应力较原方案降低15.33%,结构刚度和应力分布趋于均匀,构架疲劳强度满足设计要求。     

高速列车转向架构架结构的疲劳可靠性模型

为了准确评估高速列车转向架构架的疲劳可靠性,通过转向架构架相同材料焊缝结构的多级小样本疲劳试验数据,得到指定寿命下疲劳强度分布的概率密度函数;采用双参数雨流计数法,根据实测构架结构的复杂随机应力—时间历程曲线编制构架的应力谱,再按照Miner准则和疲劳损伤等效原则计算对应的恒幅对称循环等效应力,并由此拟合得到高速列车服役寿命下等效应力分布的概率密度函数;根据得到的构架疲劳强度分布函数和等效应力分布函数,以等效应力小于疲劳强度为疲劳破坏判据,建立高速列车转向架构架的等效应力—疲劳强度可靠性模型。以某型高速列车转向架构架横侧梁连接处为对象,基于焊接结构疲劳试验和长期跟踪测试试验数据,对模型进行验证。结果表明:模型可用于评估构架的疲劳可靠性,可为焊接构架结构的进一步优化及全寿命周期管理提供依据;该型高速列车转向架的构架结构在1 200万km总运行里程的服役寿命下,其可靠度达99.36%,安全系数较高。     

转向架构架焊缝疲劳寿命评估的等效热点应力法

等效热点应力法是焊接结构疲劳可靠性分析的一种新算法,已经在小试件上获得了成功应用,在轨道车辆转向架构架这种大型焊接结构上还未见应用,文中将该算法应用于高速转向架构架上。通过建立某高速转向架构架的精细有限元模型,采用等效热点应力法计算转向架构架上若干关键焊缝的节点应力以及疲劳寿命,并与厚度方向积分热点应力法作比较。等效热点应力法具有计算简单,计算结果准确,效率高的特点,能够很好的应用于转向架构架这种大型焊接结构的疲劳寿命评估和结构设计。     

焊接缺陷对转向架强度的影响

分析结构承载截面积、材料属性、外力、焊接缺陷的方向及分布位置对结构的影响,以焊接缺陷处应力集中系数作为评估焊接缺陷影响结构强度的标准,建立转向架构架的整体和局部有限元模型,计算构架的应力分布并判定薄弱区域。通过焊接缺陷仿真模型计算,研究焊接缺陷尺寸和分布位置对构架强度的影响。计算结果表明,在靠近横梁的焊趾处存在着应力集中;表面缺陷对构件强度的影响比内部缺陷大,尤其是高应力区的表面缺陷严重影响构架的强度;表面缺陷及个别类型的内部缺陷会改变构件高应力区的分布。     

运行条件对转向架构架焊接区实际工作应力频度分布的影响

根据过去的运行试验计算了动荷系数,分析了运行速度、运行区间长度和载重对转向架构架焊接区实际工作应力频度分布的影响,为在设计阶段或运行条件变化后预测转向架构架的疲劳寿命奠定了基础。     

转向架构架焊接残余应力与变形的研究

论述了研究与控制高速客车转向架焊接残余应力与变形的方法。针对高速客车焊接构架的结构特点和制造工艺,提出了一些工艺措施。     

超声冲击技术消除转向架构架焊接残余应力试验方案分析

为消除转向架构架焊接接头残余应力,尝试应用超声冲击法消除焊接接头残余应力。给出了采用超声冲击测试转向架构架焊接接头残余应力试验方案,测试超声冲击前后工艺条件下,焊接接头残余应力的变化特征和规律。对超声冲击前后焊接接头的微观组织和常规力学性能进行了检查测试。结果表明,超声冲击后焊缝区强度有所提高。     

工艺参数对ST52-3钢焊接接头疲劳强度的影响

随着列车速度的提高,承受动负荷的转向架焊接构架抗疲劳性能越来越受到人们的重视。疲劳是焊接接头在低应力下过早破坏的主要原因。本文针对高速客车转向架焊接构架制造用ST52-3低合金结构钢,试验研究了焊接工艺参数、保护气体比例、焊后消应力热处理和焊道TIG重熔工艺对焊接接头疲劳强度的影响规律,为合理制定焊接工艺提供理论依据。     

提速客车转向架动应力分布拟合的研究

结构应力分布状态的确定是结构进行疲劳强度评估和可靠性设计的重要依据。通过在全程实测提速客车转向架构架关键部位应力－时间历程的基础上，对其进行雨流记数后，利用可靠性理论，通过合理的分组得到测点应力的直方图和失效率图，以此为依据详细分析了提速客车转向架构架关键部位动应力分布特征，得出了我国提速机车车辆转向架构架在即有线路上运行时的应力特点是小载荷占绝对主导地位，并服从截尾正态分布。然后利用非线性单纯形最优化方法求得应力分布的分布的分布参数，最后得到提速客车转向架应力分布规律。     

电动工程车构架去应力退火工艺

简要介绍了电动工程车转向架焊接构架去应力退火工艺设计和分析,提出了对热处理中构架的变形控制,温度和时间选择等工艺优化措施,进一步提升构架去应力退火品质,保证焊接构架最终产品性能和装配尺寸,可以推广到其他焊接式构架去应力退火工艺中。     

提速客车转向架焊接构架应力谱的试验研究

以２０６ＫＰ型为例，对提速客车转向架焊接构架应力谱的测试方法，疲劳危险部位的确定及应力谱编谱方法等进行了系统研究。     

基于有效缺口应力的地铁构架疲劳损伤研究

地铁构架的疲劳失效在焊接接头的焊趾和焊根处均有可能发生,因此需要一种有效的疲劳评估方法来全面地分析转向架的疲劳可靠性。针对该问题,基于有效缺口应力法建立了某地铁转向架构架整体有限元模型,以及电机吊座翼板与横梁连接部位焊接接头的局部网格细化有限元模型,得到了焊接接头焊趾和焊根处的有效缺口应力分布。根据Miner损伤理论和对应的S-N曲线计算得到有效缺口应力法与名义应力法的累积损伤。结果表明,接头焊根处更易发生疲劳失效。此外,有效缺口应力法比名义应力法更加安全。为进一步研究不同载荷对损伤的影响,通过对比各载荷的累积损伤结果发现：对于有效缺口应力,损伤占比较大的5种载荷分别是扭转载荷、电机横向载荷、电机垂向振动载荷、电机驱动载荷、齿轮箱垂向振动载荷,其中扭转载荷占比最大,达30%～60%。文章验证了有效缺口应力法在地铁车辆构架疲劳评价中的安全性和适用性。     

城轨动车转向架构架电机吊座裂纹研究

1 问题的提出 某城轨动车转向架焊接构架电机吊座多次发生具有明显规律的裂纹,平均使用时间为5 a～6 a.构架设计寿命一般15 a～20 a,从设计计算规范、试验规范上讲,作为焊接构架,要通过室内静强度试验和疲劳强度试验的考核,试验合格后才能投入运用.研究表明,转向架结构某些部位在设计计算和室内疲劳试验单一频率加载条件下应力并不大,实际使用时构架受宽频带的随机激扰,当线路的激扰频率与转向架的某阶固有频率接近时,那些部位会成为高应力的危险区.根据经验可选择一定的动载荷或安全系数来保证那些部位的强度.     

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。     

转向架构架箱形梁焊接温度场及应力场数值模拟分析

焊接数值模拟由于其过程复杂、焊接热源高度集中、温度场瞬时变化且分布极不均匀等因素使模拟难度很大。以转向架构架箱形梁为研究对象,以有限元分析软件ANSYS为平台,通过参数化设计语言APDL编程模拟高斯热源移动,利用单元生死技术模拟焊缝金属填充过程,得出箱形梁焊接温度场、热应力场及残余应力的演化规律,为复杂焊接结构的数值模拟可行性研究提供依据。     

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%.     

基于BS 7608标准及利用结构对称性对转向架构架疲劳试验的强度评估

依据UIC 515-4标准规定的转向架构架疲劳试验载荷,用雨流计数法进行载荷等级划分,并将结构对称性原理与弹性力学叠加原理用于有限元计算,得到构架每级载荷作用下的应力分布,考虑到焊接结构的特殊性,以英国焊接协会BS 7608标准中疲劳设计规范提供的焊接接头S-N曲线为依据,利用Palmgren-Miner累计损伤法则,完成了对某型地铁列车转向架构架进行了强度评估。累计损伤比表明,构架满足疲劳强度设计要求。同时,计算过程表明,将结构对称性用于有限元计算,可以大大的减少工程计算时间。     

超声波冲击对转向架构架焊缝残余应力的处理效果研究

为了研究超声波冲击对轨道客车转向架构架焊接残余应力处理效果的影响,对对接试板及构架的对接焊缝分别进行了超声波冲击处理。采用X射线衍射法,对处理后的焊缝及热影响区表面进行了残余应力测试。测试结果显示：对接焊缝的纵向应力峰值出现在距焊趾2 mm处,拉应力值达到410 MPa,从焊缝中心线到焊趾外25 mm范围内的应力梯度达460 MPa;经超声波冲击处理后,纵向应力降至-400 MPa左右,应力梯度降至约150 MPa。横向应力峰值出现在距离焊趾5～10 mm处,应力值-50 MPa～50 MPa。超声波冲击处理再经打砂后,对接焊缝的表面残余应力水平相当,分布更加均匀,应力梯度降至100 MPa以内。研究结果表明：超声波冲击处理方法能够大幅削减焊缝区表面的高值拉应力,并将残余应力的分布明显均匀化。该方法对于削减转向架构架产品局部的高值拉应力具有实际应用价值。     

转向架构架焊接结构的疲劳强度评价

<正>转向架构架的损伤有致使车辆脱轨的危险性,防止其损伤是重要课题。传统的疲劳强度评价方法对转向架构架单纯性焊接结构进行了研究。但是,为了防止损伤以及弄清楚损伤的原因,并对转向架构架进行适当的强度评价,必须实现对于焊接接头结构的强度分析的精准化,以及研究新的强度评价方法。