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地铁焊接构架虚拟动态疲劳试验方法研究

焊接技术 2024年第10期 40-45页

作者：马鸣晗桂志远李博聂春戈大连交通大学机车车辆工程学院

焊接构架的台架动态疲劳试验包含多种不同加载频率载荷的叠加,并涉及到载荷方向和加载位置的变化,结构的应力状态变化较为复杂。为了利用数值方法获得更为可靠的疲劳评估结果,文中提出了新的基于主S-N曲线方法虚拟动态疲劳试验方法。该... 详细信息

焊接构架的台架动态疲劳试验包含多种不同加载频率载荷的叠加,并涉及到载荷方向和加载位置的变化,结构的应力状态变化较为复杂。为了利用数值方法获得更为可靠的疲劳评估结果,文中提出了新的基于主S-N曲线方法虚拟动态疲劳试验方法。该方法首先根据疲劳载荷的实际加载历程,计算试验过程中各时间点构架真实的结构应力,并利用雨流计数方法得到关键位置的结构应力范围和循环次数;然后利用主S-N曲线和Miner准则计算接头疲劳损伤,并进而识别出结构的相对疲劳薄弱位置;最后以某型号地铁构架为计算对象,计算并分析了典型接头的结构应力历程及特点,得到关键焊缝的疲劳损伤。计算结果表明,主体疲劳试验条件下构架的最大损伤为0.62,位于抗侧滚扭杆座焊缝。

关键词：焊接构架疲劳试验结构应力主S-N曲线疲劳损伤

自动打磨技术在转向架焊接构架制造中的研究与应用

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焊接技术 2024年第4期53卷 83-86页

作者：马征征刘伟鑫田仁勇中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111

针对转向架焊接构架组成部件横梁及侧梁焊缝自动打磨,结合现阶段应用过程中存在的打磨余量过大、打磨伤母材、燕尾焊缝打磨扇形面过切等问题,围绕自动打磨技术难点、打磨部位、工艺设计等方面,进行自动打磨寻找定位、打磨方式、工件装... 详细信息

针对转向架焊接构架组成部件横梁及侧梁焊缝自动打磨,结合现阶段应用过程中存在的打磨余量过大、打磨伤母材、燕尾焊缝打磨扇形面过切等问题,围绕自动打磨技术难点、打磨部位、工艺设计等方面,进行自动打磨寻找定位、打磨方式、工件装夹、工具中心点偏差补偿及打磨偏差规律的研究,通过自主开发多点定位方法、优化相贯线打磨路径、设计机器人工具中心点(TCP)适时补偿程序、规范燕尾角焊缝造型等措施的应用,实现了自动打磨的精度提升及范围拓展,进一步降低人工打磨劳动强度,促进自动打磨技术在转向架制造中的成熟应用。

关键词：焊接构架自动打磨定位方法打磨余量焊缝

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基于等效结构应力法的焊接构架疲劳损伤评估

铁道学报 2020年第7期42卷 73-79页

作者：杨广雪刘志明李广全董磊北京交通大学机械电子控制与工程学院北京100044 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 中车长春轨道客车股份有限公司转向架开发部吉林长春130062

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... 详细信息

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。

关键词：焊接构架等效结构应力法疲劳评估疲劳损伤可靠性

高速列车TC4钛合金焊接构架强度及寿命评估

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焊接学报 2022年第5期43卷 29-35,I0005页

作者：习文顺任鑫焱张金元郭峰吴圣川李忠文韩晓辉西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031 中航西安飞机工业集团股份有限公司西安710000 中车青岛四方机车车辆股份有限公司青岛266111

对TC4钛合金进行TIG电弧焊接试验,获取了TC4钛合金母材和焊接接头的硬度分布、基本力学和高周疲劳性能;建立含有假轴的钛合金焊接构架有限元仿真模型,分别校核了新型TC4钛合金和现役S355耐候钢构架的静强度和疲劳强度;基于实测疲劳载荷... 详细信息

对TC4钛合金进行TIG电弧焊接试验,获取了TC4钛合金母材和焊接接头的硬度分布、基本力学和高周疲劳性能;建立含有假轴的钛合金焊接构架有限元仿真模型,分别校核了新型TC4钛合金和现役S355耐候钢构架的静强度和疲劳强度;基于实测疲劳载荷谱和线性Miner疲劳累积损伤理论,分别评估了TC4钛合金和S355耐候钢构架的疲劳寿命.结果表明,钛合金和耐候钢构架的最小静强度安全系数分别为2.8和1.5,均大于安全系数阈值,满足设计要求;此外,钛合金和耐候钢构架临界安全部位均位于修正Goodman疲劳极限图的包络范围之内,满足设计要求,且TC4钛合金Goodman疲劳极限图的包络空间远大于S355耐候钢.在典型8级载荷谱下,若以年运营30×10^(7) m估计,构架各关键部位均满足服役寿命35年的设计要求,且TC4钛合金构架估算年限约为S355耐候钢构架的2倍.研究结果为更高速度和更高安全等级转向架构架的强度及结构设计提供科学依据.

关键词：焊接构架 S355耐候钢疲劳强度疲劳寿命高速列车

转向架焊接构架名义应力容许疲劳强度数据构建研究

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铁道学报 2019年第7期41卷 57-65页

作者：周张义杨欣西南交通大学机械工程学院

针对DIN15018、DVS1612和IIW-1823-07提供的名义应力容许疲劳强度数据,对其在缺口等级划分、平均应力修正、极限容许应力确定及母材强度等级影响等方面的差异进行系统对比。分析表明,DVS1612对缺口等级的细分程度高,与现行焊接标准的关... 详细信息

针对DIN15018、DVS1612和IIW-1823-07提供的名义应力容许疲劳强度数据,对其在缺口等级划分、平均应力修正、极限容许应力确定及母材强度等级影响等方面的差异进行系统对比。分析表明,DVS1612对缺口等级的细分程度高,与现行焊接标准的关联性强,采用的平均应力修正方法保守简洁,对极限容许应力的规定合理。为此,基于DVS1612的缺口等级划分,根据Q345钢的机械性能确定极限容许应力,同时参考IIW-1823-07中S-N曲线的相关参数,构建出适用于Q345钢母材及焊接接头的Haigh图和S-N曲线,可分别用于我国焊接构架的耐久极限法和累积损伤法疲劳分析评定。

关键词：焊接构架容许疲劳强度名义应力 Haigh图 S-N曲线 Q345钢

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提速转向架焊接构架疲劳寿命的实用分析方法

中国铁道科学 2004年第1期25卷 46-51页

作者：秦国栋刘志明崔二光缪龙秀卢连生北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 沈阳铁道制动机厂辽宁沈阳110034

评估随机载荷作用下焊接构架的疲劳强度,并开展随机载荷下焊接构架疲劳寿命及可靠性研究。提出焊接构架疲劳控制部位的确定方法。开发用于采集应力时间历程的多通道、能连续十几小时工作的数据采集系统,研究了多种提高数据可靠性技术。... 详细信息

评估随机载荷作用下焊接构架的疲劳强度,并开展随机载荷下焊接构架疲劳寿命及可靠性研究。提出焊接构架疲劳控制部位的确定方法。开发用于采集应力时间历程的多通道、能连续十几小时工作的数据采集系统,研究了多种提高数据可靠性技术。建立基于累积破坏率的非线性二维疲劳累积操作准则及可靠性分析判据,在此基础上建立疲劳寿命及可靠性分析模型。对焊接构架用16MnR钢两种常用接头进行了系统的疲劳试验研究,得出接头疲劳性能数据曲面。对提速客车所用的209HS型转向架焊接构架的疲劳寿命及可靠性进行分析计算,得出可靠度为50%条件下大约可以运用5 75年;在99%的可靠度下,只能运用2 47年的结论。

关键词：转向架焊接构架疲劳寿命可靠性应力谱试验分析

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一种新的焊接构架疲劳分析方法

西南交通大学学报 2013年第2期48卷 199-204页

作者：肖守讷杨超阳光武西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

为了在多工况下进行焊接构架多轴应力的疲劳强度评估,在直接法和投影法的基础上,将二阶张量坐标变换的性质应用于构架的多轴应力疲劳评估,提出了张量法.该方法将多轴应力转换到同一坐标系和同一截面下,根据获得的最大应力和最小应力进... 详细信息

为了在多工况下进行焊接构架多轴应力的疲劳强度评估,在直接法和投影法的基础上,将二阶张量坐标变换的性质应用于构架的多轴应力疲劳评估,提出了张量法.该方法将多轴应力转换到同一坐标系和同一截面下,根据获得的最大应力和最小应力进行疲劳评估.以某型转向架焊接构架为例,建立了该构架的有限元模型,计算结构在多工况下的应力,并用直接法、投影法和张量法计算了焊接构架的疲劳强度.通过临界面法和Ncode软件的计算,验证3种方法的合理性.结果表明:考虑多轴应力方向的张量法明显优于另外两种方法,与Ncode计算结果误差最小,为4.42%.

关键词：焊接构架疲劳分析主应力准则多轴应力张量法

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缺口应力法在机车焊接构架疲劳分析中的应用

铁道学报 2015年第1期37卷 24-29页

作者：刘旭张开林姚远张俊西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 南车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001

为了关注焊接接头的局部力学特征,引入弹性缺口应力法分析复杂焊接结构的疲劳强度。文章采用Neuber应力平均概念衡量微观约束效应,并探讨了虚拟缺口圆的构造理论和参数选取;提出在缺口应力的有限元分析中,局部模型的边界条件控制采用节... 详细信息

为了关注焊接接头的局部力学特征,引入弹性缺口应力法分析复杂焊接结构的疲劳强度。文章采用Neuber应力平均概念衡量微观约束效应,并探讨了虚拟缺口圆的构造理论和参数选取;提出在缺口应力的有限元分析中,局部模型的边界条件控制采用节点力法比位移法更能有效避免应力集中和应力分布不均。运用缺口应力法对设计阶段的机车焊接构架进行了疲劳分析,通过建立构架整体三维粘接模型和局部缺口模型,分析了焊接接头的缺口应力和累积损伤。本文为机车关键焊接部件的疲劳评估提供了一种新的方法。

关键词：缺口应力法焊接构架有限元

基于热点应力的国产化Y25型转向架焊接构架疲劳强度分析

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中国铁道科学 2013年第4期34卷 66-70页

作者：王红刘万选商跃进兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070

以用于160km.h-1提速货车的国产化Y25型转向架焊接构架为研究对象,依据UIC 510-3标准设计运营载荷,采用通用有限元软件ANSYS分析得出在焊接构架的侧梁鱼腹形板与轴箱导框焊接处、心盘焊缝处以及侧梁单腹板与横梁焊接处的应力较大,为疲... 详细信息

以用于160km.h-1提速货车的国产化Y25型转向架焊接构架为研究对象,依据UIC 510-3标准设计运营载荷,采用通用有限元软件ANSYS分析得出在焊接构架的侧梁鱼腹形板与轴箱导框焊接处、心盘焊缝处以及侧梁单腹板与横梁焊接处的应力较大,为疲劳薄弱区域;对于应力幅值最大的侧梁单腹板与横梁焊接处的非闭合环向角焊缝,运用子模型技术以及热点应力法得出其安全系数为1.02,焊接构架的疲劳寿命为3.33×107次,而且其疲劳强度满足UIC 510-3标准的要求,这与运用Goodman疲劳极限图校核的结果一致。研究还表明,采用热点应力法进行寿命估算时有较好的精度。

关键词：焊接构架疲劳强度热点应力子模型技术货车转向架高速转向架