轉(zhuǎn)向架側(cè)梁焊接殘余應(yīng)力與變形的研究.pdf

1、殘余應(yīng)力場(chǎng)就是構(gòu)件在高溫時(shí)發(fā)生的塑性變形或相變，冷卻后被保留下來(lái)，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成的一個(gè)自相平衡的內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)，其峰值往往達(dá)到或超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度，當(dāng)焊接結(jié)構(gòu)在實(shí)際運(yùn)用中受到各種外界載荷作用，由外載荷引起的應(yīng)力與結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力相互作用，容易降低結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度和使用壽命，而且會(huì)導(dǎo)致二次變形，影響結(jié)構(gòu)的正常使用。
　　本文以轉(zhuǎn)向架焊接側(cè)梁為研究對(duì)象，首先建立轉(zhuǎn)向架側(cè)梁上典型接頭有限元模型，利用SYSWELD對(duì)不同單元尺寸的T型接頭有限元模型進(jìn)

2、行了數(shù)值模擬，確立了針對(duì)SYSWELD軟件所需要的合適的單元規(guī)格，即在保證精度和計(jì)算速度的前提下單元尺寸應(yīng)該保持在2～2.5mm，對(duì)不同節(jié)點(diǎn)規(guī)模的模型計(jì)算時(shí)間進(jìn)行了對(duì)比分析，得到軟件計(jì)算時(shí)間與模型節(jié)點(diǎn)數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，然后對(duì)側(cè)梁上的兩個(gè)典型結(jié)構(gòu)箱型梁結(jié)構(gòu)和彈簧筒結(jié)構(gòu)建模，并進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了兩種典型結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力和變形的分布變化規(guī)律，為側(cè)梁整體焊接過(guò)程的數(shù)值模擬提供參照。
　　建立了側(cè)梁二分之一精確模型、側(cè)梁整體模型和只考

3、慮定位臂處焊縫的側(cè)梁模型，采用現(xiàn)有工藝參數(shù)，對(duì)側(cè)梁主要焊縫現(xiàn)有工藝下焊接過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，模擬得到的殘余應(yīng)力以縱向殘余應(yīng)力最為突出，其峰值達(dá)到了420MPa，接近材料的屈服極限(430MPa)，垂直焊縫方向的殘余應(yīng)力峰值達(dá)到300MPa左右；從結(jié)構(gòu)上看，縱向殘余應(yīng)力主要分布在焊縫及近焊縫區(qū)；在焊縫方向上，縱向殘余應(yīng)力最集中的部分在箱型梁和彈簧簡(jiǎn)相連區(qū)域，彈簧筒焊縫區(qū)縱向殘余應(yīng)力最小且分布不均勻，而箱型梁區(qū)域縱向殘余應(yīng)力分布比較均勻。<

4、br>　　模擬分析了焊接熱輸入、焊接速度和約束條件等工藝參數(shù)對(duì)側(cè)梁焊接殘余應(yīng)力和變形的影響規(guī)律，即側(cè)梁殘余應(yīng)力隨著焊接熱輸入的增加而減小，隨著焊接速度的增加而增加大，但是殘余應(yīng)力的變化均在50MPa以?xún)?nèi)；工廠(chǎng)實(shí)際中采用的側(cè)梁兩端全約束、中間y軸方向約束得到的變形量并不是最小的，而是側(cè)梁中間段全約束狀態(tài)下，得到y(tǒng)軸方向的變形最小，這為工廠(chǎng)對(duì)焊接工藝進(jìn)一步優(yōu)化提供了參考依據(jù)。
　　采用X射線(xiàn)衍射法，對(duì)實(shí)際的轉(zhuǎn)向架焊接側(cè)梁關(guān)鍵區(qū)域和關(guān)鍵