發(fā)布時(shí)間：2021-02-16 02:23

　　隨著我國(guó)軌道交通技術(shù)的大發(fā)展,近年來(lái)各類(lèi)型號(hào)的動(dòng)車(chē)組不斷下線,經(jīng)統(tǒng)計(jì)絕大多數(shù)的客車(chē)車(chē)體都是采用鋁合金型材經(jīng)初步機(jī)加工后焊接形成的鋁焊車(chē)體,制作車(chē)體的這種鋁合金型材為中空擠壓形成,有著強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、易加工等優(yōu)良性質(zhì),制成的車(chē)體對(duì)比于傳統(tǒng)碳鋼車(chē)體有著焊縫數(shù)量少、重量輕、氣密性好、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。但是即便如此對(duì)焊接接頭疲勞壽命評(píng)估一直是一個(gè)繞不過(guò)去的問(wèn)題,相關(guān)機(jī)構(gòu)都在不斷探索合適的評(píng)估方法。基于此本文將圍繞以下的內(nèi)容進(jìn)行開(kāi)展:總結(jié)歸納了焊接接頭疲勞與金屬疲勞的差異性,闡述了焊接接頭評(píng)估過(guò)程中的特殊點(diǎn)。對(duì)比幾種評(píng)估焊接疲勞壽命的體系得出:在名義應(yīng)力法體系下會(huì)出現(xiàn)實(shí)際焊接接頭類(lèi)型很難與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)上已有接頭類(lèi)型相貼合的問(wèn)題;等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力法能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)力對(duì)網(wǎng)格的不敏感性,克服名義應(yīng)力法中存在的弊端。文中對(duì)某型動(dòng)車(chē)組頭車(chē)車(chē)體進(jìn)行有限元模型建立,按照要求設(shè)置邊界條件和工況,考察該車(chē)體在10個(gè)靜強(qiáng)度工況下的表現(xiàn)情況,又計(jì)算車(chē)體的自由模態(tài),綜合兩部分結(jié)果整體分析車(chē)體結(jié)構(gòu)特性,為后續(xù)焊縫的選取提供支持。參考靜強(qiáng)度、自由模態(tài)和疲勞靜強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果,在該車(chē)體上選取10條評(píng)估焊縫,首先采用主S-N曲線法對(duì)10條焊縫進(jìn)... 

【文章來(lái)源】：大連交通大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１熔焊焊縫失效模式

第二章焊接接頭疲勞的成因以及評(píng)估特殊性???２．２．２焊接接頭疲勞Ｓ－Ｎ曲線具有相同斜率??對(duì)比多種金屬材料焊接接頭的Ｓ－Ｎ曲線發(fā)現(xiàn)，不同參數(shù)的金屬材料試件的Ｓ－Ｎ曲線??的斜率幾乎都互不相同［３９】，可是焊接接頭的Ｓ－Ｎ曲線的斜率卻大致一樣。見(jiàn)圖２．３中上??方給出兩種金屬試件，其中一個(gè)是光滑試件而另一個(gè)是有缺口的試件；下方給出的是兩??種不同性質(zhì)的焊接接頭試件。在ＢＳ?７６０８標(biāo)準(zhǔn)和〖ＩＷ標(biāo)準(zhǔn)中分別給出了一大批不同焊接??接頭的Ｓ－Ｎ曲線，雖然他們對(duì)應(yīng)的焊接接頭的形狀和作用載荷互不相同，但是他們對(duì)應(yīng)??的Ｓ－Ｎ曲線的斜率卻基本上一致。??４００?－??３００?＂?＇?—ＣＺｑ－ｎ職件??＆?？??ｓ?１００?＿?Ｖ?Ｖ??＾?ＳＯ?－?Ｒ＝０?，?相？件??％?ｒ．．．．．．Ｊｒｚｘ．．．．．．??？３０?５０?達(dá)結(jié)構(gòu)講?、、＇、?■?ｆ?—??Ｊ?■?，?＞—■??�。埃�?１０？?１０＾?１０＊??？勞壽俞（播環(huán)??圖２．３焊接接頭Ｓ－Ｎ曲線斜率特性??Ｆｉｇ．?２．３?Ｓｌｏｐｅ?ｏｆ?Ｓ－Ｎ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｗｅｌｄｅｄ?ｊｏｉｎｔ??２．２．３殘余應(yīng)力對(duì)焊接接頭壽命的影響??焊接過(guò)程伴隨著非常復(fù)雜的熱物理過(guò)程，焊縫冷卻之后在焊縫上會(huì)殘留著高達(dá)材料??屈服極限的殘余應(yīng)力。本質(zhì)上殘余應(yīng)力的產(chǎn)生是因?yàn)楹缚p附近材料的熱脹冷縮導(dǎo)致的，??也就是說(shuō)殘余應(yīng)力是由位移變化引起的【４Ｑ】，而疲勞應(yīng)力是在外載荷的作用下產(chǎn)生的。伴??隨著焊縫上的裂紋不斷擴(kuò)大，之前引起殘余應(yīng)力的位移在不斷改變，因此殘余應(yīng)力在急??劇下降，所以認(rèn)為殘余應(yīng)力的存在對(duì)焊縫的疲勞壽命的影響并不是主要原因??在

保證外推點(diǎn)處的結(jié)果??準(zhǔn)確，從單元第一個(gè)積分點(diǎn)到焊趾的距離應(yīng)該小于焊接板材板厚的０．４倍；??（４）最大單元和最小單元的尺寸比值不應(yīng)該大于３；??（５）單元網(wǎng)格尺寸變化應(yīng)該逐漸變化，以免使得網(wǎng)格不協(xié)調(diào)，致使應(yīng)力集中；??（６）計(jì)算得到的應(yīng)力是平面或者板殼的表面應(yīng)力。??ＩＩＷ標(biāo)準(zhǔn)給出了?Ａ類(lèi)和Ｂ類(lèi)熱點(diǎn)應(yīng)力法的計(jì)算公式。Ａ類(lèi)公式中焊趾位于立板的根??部和母材的表面，應(yīng)力應(yīng)垂直于焊縫；Ｂ類(lèi)公式中焊趾位于立板的表面邊緣處，應(yīng)力垂??直于焊縫，而沿著立板的焊縫方向的應(yīng)力平行于焊縫１４６］。圖２．４給出兩類(lèi)公式中外推點(diǎn)??位置示意圖。??〇．４ｔ０．６ｔ?，?ｊ?０．４ｔ?０，５ｔ?０．５ｔ??ｉ?ｉＪ?Ｉ?Ｕ??圖２．４外推點(diǎn)位置示意圖??Ｆｉｇ．?２．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｌｏｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅｘｔｒａｐｏｌａｔｉｏｎ?ｐｏｉｎｔｓ??熱點(diǎn)應(yīng)力法Ｓ－Ｎ曲線數(shù)學(xué)解析式見(jiàn)式（２．４）。式中為應(yīng)力范圍，＃為循環(huán)次數(shù)，??ｍ為雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下Ｓ－Ｎ曲線的斜率的反向斜率，ｌｇＣｄ為雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下Ｓ－Ｎ曲線在丨ｇＮ軸??上的截距。ｌｇＣｄ由式（２．５）得出，其中Ｊ為置信度為５０％的Ｓ－Ｎ曲線參數(shù)，Ｓ為丨ｇＮ的??標(biāo)準(zhǔn)方差。??ＩｇＮ?＝?ｌｇＣｄ?—?ｍｌｇＡａ?（２．４）??ｌｇＣｄ?＝?ＩｇＡ?－?２Ｓ?（２．５）??１３??

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