基于轉(zhuǎn)向架焊接缺陷估算轉(zhuǎn)向架使用壽命的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于轉(zhuǎn)向架焊接缺陷估算轉(zhuǎn)向架使用壽 命的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架是保障行車安全的關(guān)鍵部件。在車輛運(yùn)行過(guò)程中，轉(zhuǎn)向架承受著 安裝部件的工作載荷、制動(dòng)、牽引和慣性力，是最為關(guān)鍵的承載部件和傳力部件之一，對(duì)行 車安全起著至關(guān)重要的作用，而構(gòu)架又是轉(zhuǎn)向架的重要承載和傳力構(gòu)件，一般情況下構(gòu)架 由箱型結(jié)構(gòu)梁組焊而成。在焊接及施工過(guò)程中存在外部損傷和難W探察的焊接缺陷，焊接 缺陷的存在將影響焊接接頭的質(zhì)量，而接頭質(zhì)量又直接影響到結(jié)構(gòu)件的安全使用。另外在 列車運(yùn)行過(guò)程中，轉(zhuǎn)向架各部位所承受的實(shí)際應(yīng)力是一個(gè)連續(xù)的隨機(jī)過(guò)程，該種應(yīng)力的峰 值和谷值隨時(shí)間變化的情況稱作應(yīng)力時(shí)間歷程。在一定服役環(huán)境和力學(xué)條件下，該些缺陷 就成為裂紋的發(fā)源地，當(dāng)損傷達(dá)到一定程度，就會(huì)導(dǎo)致疲勞破壞，嚴(yán)重危及行車安全。因此 需要對(duì)轉(zhuǎn)向架使用壽命進(jìn)行估算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] (一）要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0004] 本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)向架使用壽命的估算。
[000引（二）技術(shù)方案
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的提供了一種基于轉(zhuǎn)向架焊接缺陷估算轉(zhuǎn)向架使用壽 命的方法：
[0007] 對(duì)根部未焊透缺陷進(jìn)行檢測(cè)并表征，根據(jù)缺陷形狀參數(shù)a、c、B確定初始裂紋當(dāng)量 ai;其中a ;未焊透深度，C ;未焊透缺陷長(zhǎng)度的一半，B為缺陷處結(jié)構(gòu)的厚度；
[000引基于=維有限元計(jì)算有焊接缺陷部位焊接接頭處在不同工況下的最大主應(yīng)力、 彎曲應(yīng)力和殘余應(yīng)力，所述最大主應(yīng)力的幅值
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于轉(zhuǎn)向架焊接缺陷估算轉(zhuǎn)向架使用壽命的方法，其特征在于，包括： 對(duì)根部未焊透缺陷進(jìn)行檢測(cè)并表征，根據(jù)缺陷形狀參數(shù)a、c、B確定初始裂紋當(dāng)量ai; 其中a :未焊透深度，c :未焊透缺陷長(zhǎng)度的一半，B為缺陷處結(jié)構(gòu)的厚度； 基于三維有限元計(jì)算有焊接缺陷部位焊接接頭處在不同工況下的最大主應(yīng)力、 彎曲應(yīng)力和殘余應(yīng)力，所述最大主應(yīng)力的幅值
所述彎曲應(yīng)力幅值
，Δ σ i為最大應(yīng)力，Δ σ 2為最小應(yīng)力； 根據(jù)公式
確定焊接接頭中最大允許裂紋當(dāng)量長(zhǎng)度af;其中，π為圓周 率，K。為評(píng)定工況下的材料臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子，Y是形狀影響因子，σ max是最大拉伸強(qiáng)度， 〇 _= k tmPm+ktb [Pb+(km_l) PJ+Q kjP k tb為應(yīng)力集中系數(shù)；P m為主應(yīng)力，P b為彎曲應(yīng)力；k m 為錯(cuò)邊修正系數(shù)；Q為殘余應(yīng)力； 根據(jù)公式
計(jì)算其焊接接頭的剩余疲勞壽命； 其中，A = 5· 21X 10_13，m = 3， γ ( Δ σ ) = Mfw [ktfflMkmMm Δ 〇 ffl+ktbMkbMb ( Δ σ b+ (Kffl-I) Δ σ J ] 式中：M為突邊修正系數(shù)；fw有限板寬修正系數(shù)；ktD1，ktb為主應(yīng)力和彎曲應(yīng)力集中系數(shù)； Mm，Mb、Mkm，Mkb為缺陷位于應(yīng)力集中部位時(shí)的修正系數(shù)；K m為錯(cuò)位修正系數(shù)；af為焊接接頭中 最大允許裂紋當(dāng)量長(zhǎng)度。
2. 如權(quán)利1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)根部未焊透缺陷進(jìn)行檢測(cè)包括：采用X射 線探傷法或者著色滲透探傷方法對(duì)根部未焊透缺陷進(jìn)行對(duì)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。
3. 如權(quán)利1所述的方法，其特征在于，還包括：根據(jù)如下公式計(jì)算K。： 其中π為圓周率，〇3為焊接接頭的屈服強(qiáng)度，量綱MPa，E為材料的彈性模量，量綱為GPa， S。為裂紋擴(kuò)展的極限值，量綱mm。
4. 如權(quán)利1所述的方法，其特征在于，在計(jì)算其焊接接頭的剩余疲勞壽命之前，所述方 法還包括：確定焊縫寬度L ;根據(jù)所述厚度B及焊縫寬度L并利用二維有限元計(jì)算焊接接頭 中的表面缺陷位于應(yīng)力集中部位時(shí)的修正系數(shù)，或者，利用三維有限元計(jì)算深埋缺陷位于 應(yīng)力集中部位時(shí)的修正系數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于轉(zhuǎn)向架焊接缺陷估算轉(zhuǎn)向架使用壽命的方法，該方法包括：對(duì)根部未焊透缺陷進(jìn)行檢測(cè)并表征，根據(jù)缺陷形狀參數(shù)a、c、B確定初始裂紋當(dāng)量ai；基于三維有限元計(jì)算有焊接缺陷部位焊接接頭處在不同工況下的最大主應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和殘余應(yīng)力；確定焊接接頭中最大允許裂紋當(dāng)量長(zhǎng)度af；計(jì)算其焊接接頭的剩余疲勞壽命；該方法能夠較為準(zhǔn)確的估算轉(zhuǎn)向架焊接缺陷的剩余疲勞壽命，為優(yōu)化改進(jìn)焊接工藝和對(duì)接頭進(jìn)行安全性能評(píng)定方面提供可靠理論支撐。
【IPC分類】G01N21-91, G01N23-18, G01N29-04, G01M13-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104749200
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410713767
【發(fā)明人】吳向陽(yáng), 張志毅, 路浩, 吳發(fā)杰, 王勇, 段衛(wèi)軍
【申請(qǐng)人】南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2014年11月28日