焊接結(jié)構(gòu)疲勞強度研究及其應(yīng)用.pdf

1、在軌道車輛車體等工程結(jié)構(gòu)上，焊接是最主要的連接方法，然而焊接結(jié)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生斷裂事故，其中90％為疲勞失效。影響焊接結(jié)構(gòu)疲勞強度的主要因素有焊接缺陷、接頭類型、焊縫形狀和殘余應(yīng)力等，量化研究這些影響因素有助于提高焊接結(jié)構(gòu)疲勞強度設(shè)計和疲勞壽命預(yù)測水平。
　　本論文在鐵道部科技開發(fā)計劃項目“大秦線重載列車基礎(chǔ)理論研究一列車載荷譜的試驗研究”支持下，著重研究了T型接頭焊接根部殘余應(yīng)力和裂紋應(yīng)力強度因子問題，并將研究成果應(yīng)用在C70型敞車車

2、體枕梁下蓋板與C80型敞車端部支撐梁連接處的疲勞強度研究中。主要工作如下：
　　1、建立了用于殘余應(yīng)力分析的T型焊接接頭精細有限元模型，仿真試驗研究了焊縫長度、腹板厚度、底板厚度、焊腳長度和焊接角度這五種幾何因素對T型焊接接頭焊接根部殘余應(yīng)力的影響規(guī)律。
　　2、采用奇異單元法建了T型焊接接頭焊接根部裂紋的有限元模型，并對模型進行了收斂性檢驗和有效性驗證。研究了裂紋深度比、裂紋形狀比、焊腳比和焊接角度這四種幾何參數(shù)對T型焊接

3、接頭焊接根部裂紋應(yīng)力強度因子修正系數(shù)的影響，并建立這四種幾何參數(shù)與應(yīng)力強度因子修正系數(shù)之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。
　　3、從統(tǒng)計分析、材料分析、組裝分析、斷口分析四個方面對C70型敞車枕梁下蓋板裂紋進行了分析，實測了枕梁下蓋板殘余應(yīng)力、靜應(yīng)力及動應(yīng)力。將裝配間隙分為組裝間隙與接觸間隙，采用有限元方法，研究了殘余應(yīng)力與組裝間隙之間的關(guān)系以及靜應(yīng)力、動應(yīng)力與接觸間隙之間的關(guān)系。
　　4、基于實測載荷譜，研究了C70型敞車枕梁下蓋板裂紋

4、萌生壽命與組裝間隙、接觸間隙、疲勞強度降低系數(shù)之間的關(guān)系以及裂紋擴展剩余壽命與組裝間隙、接觸間隙之間的關(guān)系。建立了受殘余應(yīng)力影響的裂紋擴展模型，隨著裂紋擴展，研究了裂紋形狀比的變化規(guī)律，以及不同初始裂紋形狀比條件下，裂紋前緣無量綱裂紋擴展速率的變化規(guī)律。
　　5、考慮焊接根部存在未焊透缺陷，建立了C80型敞車端部連接處焊接根部裂紋疲勞擴展的仿真模型，研究了實際運行條件下，裂紋擴展剩余壽命與裂紋深度、裂紋形狀比、焊腳比、焊接角度之間