车轮辐板残余应力锯切测试方法研究

以直径为Φ1066 mm的机车轮为研究对象,采用数值模拟和实验相结合的方法,研究了锯切试验和锯切仿真与有限元计算之间的差异。结果发现:锯切仿真得到的结果与有限元计算的残余应力差值在5%以内,说明辐板锯切仿真能够正确模拟出锯切过程中的应力变化;锯切测试过程中,车轮辐板弯矩产生的应变会造成辐板圆弧段拉应力测试结果比有限元计算的值增大了10%～20%,辐板圆弧段压应力测试结果比有限元计算的值减小了15%,当把BPR和FPH处径向应变缩小0. 95倍,切向应变缩小0. 7倍,BPH处径向应变增大1. 2倍,所计算出来结果与实际值近似相等,实验结果为以后进一步研究车轮辐板锯切测试提供支撑。     

铁路货车轮辐板孔裂纹激光再制造

铁路货车轮在辐板孔处产生疲劳裂纹,影响安全运行。文中利用激光熔覆技术,采用镍基合金在车轮辐板辗钢CL60试样表面进行激光再制造试验研究,评价激光再制造试件的组织和性能。结果表明,熔覆层无裂纹、夹杂和气孔等缺陷,与基体形成了良好冶金结合,熔覆层组织是铸态的奥氏体组织,主要由弥散的共晶和亚共晶组成。激光再制造试件力学性能优于车轮基体材料,延伸率提高90%,冲击韧性提高2～3倍,熔覆层的显微硬度提高近50%,疲劳强度提高2.2倍。该工艺用于生产实践,经十万公里试运行考核验证,激光再制造后的车轮满足铁路货运的要求。     

热处理保温时间对焊接残余应力影响的 模拟分析

为探究焊后热处理保温时间对焊后残余应力的影响规律,以余热排出系统中余热排出冷却器管板与环形支承板焊接组件作为研究对象,采用Sysweld建立焊接模型,对经历不同热处理工艺的管板与环形支承板对接焊缝的焊接残余应力进行模拟分析,同时将模拟计算应力值与盲孔法测试应力值进行比较,并通过模拟试验验证其力学性能。结果表明:管板与环形支承板对接焊缝在595℃进行消应力热处理,当保温时间达1.25 h时,对接焊缝的焊接残余应力已降至最低值。延长保温时间,焊接残余应力保持最低应力值不变,且模拟计算的应力值与实际测量的应力值水平相当。模拟试验结果证明了按不同标准执行热处理,其力学性能处于相同水平。     

残余应力释放工艺对T形接头焊接残余应力及疲劳寿命的影响

为探究过载处理与热处理工艺对T形接头焊接残余应力释放及其作用下疲劳寿命的影响，对T形接头焊接过程进行有限元模拟，揭示了焊接残余应力分布特征及其对焊后疲劳寿命的影响规律，分析了过载处理与热处理对焊接残余应力释放效果及疲劳耐久性的影响，进一步探究了保温时间与热处理温度对T形接头焊接残余应力影响。结果表明：采用过载处理与热处理方法，T形接头焊接残余应力分别降低了63.8%与61.0%,其疲劳寿命分别延长了1倍与5倍；焊接残余应力的释放主要发生于热处理开始阶段，保温阶段残余应力的释放较小，冷却阶段残余应力有略微反向增大。为利于释放焊接残余应力，建议在冷却阶段严格控制构件均匀降温；焊接残余应力随热处理温度提高而减小，且保温时间对焊接残余应力影响不太明显。     

核用SA508-3钢特厚板焊后热处理有限元分析

为了得到SA508-3钢特厚板焊接残余应力分布及焊后热处理对残余应力分布的影响,利用有限元方法对焊接及焊后热处理进行了模拟计算,计算结果表明:焊后热处理对试板焊接应力分布趋势影响较小,但焊后热处理可以大大减小接头应力数值,其中,纵向应力最大减小幅度为72%,横向应力最大减小幅度为70%;焊接接头存在应力分布准稳定区,且接头内部残余应力水平最小,其次为接头上表面,接头下表面应力水平最大;通过残余应力测定试验与模拟结果比对,两者结果吻合度很高,说明计算模型及计算方法可靠,可以指导实际SA508-3钢特厚板焊后热处理生产.     

铸钢车轮铸造工艺模拟与优化

采用ViewCast软件对铸钢车轮辐板处疏松缩孔的形成机理及分布规律进行了数值模拟研究.模拟研究结果表明,在铸造凝固过程中车轮辐板的最薄部位和轮辋辐板之间的过渡部位会出现不同程度的疏松缩孔现象.原因是辐板最薄处的冷却速度过快,阻断了过渡部位在凝固过程中的补缩通道,增加了形成缩孔的可能性.通过对铸造工艺进行改进,采用施加保温材料的方法,可以达到轮辋向辐板顺序凝固,从而减少形成缩孔和疏松的倾向.     

工艺参数对透明光学制品残余应力的影响

通过光弹实验测量残余应力的分布形态,并通过应力-光学定律计算出相应的残余应力值,将该数值与模拟值做了分析比较。结果表明,对于同一工艺参数,残余应力的数值从浇口附近至流动末端逐渐减小;对于不同工艺参数,对残余应力的影响程度从大到小的顺序为熔体温度、模具温度、注射压力、冷却时间。     

铸钢车轮铸造工艺模拟与优化铸钢车轮铸造工艺模拟与优化

采用View Cast软件对铸钢车轮辐板处疏松缩孔的形成机理及分布规律进行了数值模拟研究。模拟研究结果表明，在铸造凝固过程中车轮辐板的最薄部位和轮辋辐板之间的过渡部位会出现不同程度的疏松缩孔现象。原因是辐板最薄处的冷却速度过快，阻断了过渡部位在凝固过程中的补缩通道，增加了形成缩孔的可能性。通过对铸造工艺进行改进，采用施加保温材料的方法，可以达到轮辋向辐板顺序凝固，从而减少形成缩孔和疏松的倾向。     

应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

局部加热法影响转轮焊接残余应力的试验分析；工艺参数对板管间接点焊过程的影响；MoSi2／不锈钢连接梯度过渡层的残余应力；基于固有频率变化的两焊点接头的疲劳损伤参量；大型焊接构件疲劳寿命评估系统[编者按]     

BT20钛合金电子束热处理残余应力计算

利用三维有限元分析软件，模拟了BT20钛合金薄板焊态和焊后电子束局部热处理的实际焊接温度场以及残余应力的分布。结合数值计算，讨论了不同的热处理方式以及热处理工艺参数对焊接接头残余应力分布的影响。结果表明，在钛合金薄板焊缝的背面进行电子束局部热处理，可以显著降低焊缝中心处的残余拉应力。数值计算结果还表明，在其它工艺参数相同的情况下，随着局部热处理加热宽度和加热时间的增加，焊缝及近缝区的纵向残余应力随之降低，同时产生残余应力的范围也随之增大。     

霍尔锚锚爪的铸造残余应力研究

对现有的霍尔锚铸造工艺进行改进,分析其铸造缺陷和残余应力,研究铸造工艺参数的影响规律以及降低铸件残余应力的措施。首先,建立霍尔锚锚爪现有铸造工艺系统模型,设计并改进浇注系统,利用铸造分析软件进行数值分析;其次,采用正交试验法和表面响应法研究工艺参数对铸件残余应力的影响规律,得到最佳铸造工艺参数;最后利用热处理工艺降低铸件残余应力。结果表明:霍尔锚锚爪在最佳参数下残余应力大幅减小,铸件质量明显提高,且在退火热处理工艺下残余应力较热处理前明显减小。     

托轮辐孔结构的改进

托轮辐孔结构的改进唐山水泥机械厂于继缓水泥回转窑中所用托轮，多为箱型辐孔结构，其特点是辐孔（圆或椭圆）两侧有带孔的辐板，以加强轮缘和保证本身的刚度和强度。然而这种结构对铸造及热处理工艺影响甚大，极易在此产生铸造缺陷或热处理中出现开裂，如我厂生产２５×...     

换热器管子与管板焊接接头残余应力数值模拟

利用有限元软件ABAQUS,对换热器管子与管板焊接残余应力进行数值模拟,获得了焊接接头残余应力的分布规律,比较了伸出角接头和内角接头的优劣.计算结果表明,内角接头残余应力比伸出角接头小.最大径向应力出现在管板表面的热影响区,对管板表面裂纹有主要影响.最大环向应力出现在焊缝根部,对管子与管板连接失效影响较大.相邻两换热管之间,由于后面换热管的焊接加热作用,使前面管子焊缝局部应力值下降,有利于降低应力腐蚀开裂的敏感性.研究结果为优化换热器管子与管板的焊接工艺、控制残余应力提供了理论依据.     

CL60车轮钢热处理后的接触疲劳寿命

研究了CL60钢在830 ℃保温30 min后马上放入水中冷却3~5 s,然后在500 ℃回火40 min,最后空冷至室温后的显微组织、力学性能及接触疲劳寿命,分析了夹杂物和残余应力对其接触疲劳寿命的影响。结果表明,热处理后,CL60车轮钢组织为细小均匀的索氏体,强塑性得到提高。径向载荷F＞1500 N时,随着径向载荷的增大,接触疲劳寿命呈几何倍数下降。组织中氧化铝夹杂降低车轮钢的接触疲劳强度,而硫化物对接触疲劳寿命影响较小。热处理后残余压应力增加,从而延长CL60钢接触疲劳寿命。     

车轮热处理过程中残余应力的分析

综合考虑了温度、相变及应力的耦合作用,运用有限元法分析了车轮热处理过程中残余应力的产生及分布,并进行了测试。在淬火开始阶段车轮踏面附近分布周向拉应力,深部受压,在淬火60 s时踏面拉应力达到最大,随后冷却过程中踏面附近拉应力逐渐减小并转化为压应力,通过测试和计算,KKD车轮踏面的最大残余压应力为120 MPa左右,压应力区深度达到45 mm。     

表面喷丸处理对车轮辐板腐蚀行为的影响

选取轧制车轮不同喷丸处理状态辐板表面,对辐板表面粗糙度、表面残余应力和表层显微硬度进行了测量,采用扫描电镜(SEM)观察了不同程度喷丸处理后车轮钢表层微观组织,通过盐雾加速腐蚀试验研究了不同表面喷丸状态试样的腐蚀行为。结果表明,在腐蚀时间较短时,不同喷丸状态试样均为均匀腐蚀,延长腐蚀时间,开始出现不均匀的坑状腐蚀。在试验周期内,充分喷丸试样的平均腐蚀速率最大,不充分喷丸试样和未喷丸试样的腐蚀速率基本相当。腐蚀速率的差异主要是由试样表面粗糙度、表层塑性变形程度和残余压应力等综合因素共同影响。     

TC4钛合金滚磨光整加工的表面完整性与抗疲劳性能

基于正交试验方法,采用卧式离心式滚磨光整加工工艺对钛合金TC4试件进行加工,研究主要工艺参数对表面粗糙度、显微硬度和残余应力的影响,确定了较优工艺参数;通过疲劳试验和SEM、XRD衍射测试等方法,分析了提高抗疲劳性能的效果和机理。结果表明:滚抛磨块直径是影响表面粗糙度值和残余应力的最主要因素;单面加工时,表面粗糙度Ra、Rz最大下降值为0.389μm和2.353μm,显微硬度可从314HV_(0.5)增加到367HV_(0.5),产生了308MPa的残余压应力;双面加工时,Ra、Rz最大下降值为0.356μm和2.151μm,显微硬度增加到346 HV_(0.5),产生了352 MPa的残余压应力。滚磨光整加工后,表面粗糙度的改善和残余应力的存在,有助于阻碍疲劳裂纹的形成和扩展,疲劳性能明显改善,单面加工可使试件的疲劳极限从389 MPa提高到450 MPa,提高了15.7%,双面加工时提高到578 MPa,提高了48.5%。     

船用5083铝合金焊后热处理的有限元计算

5083铝合金焊接结构广泛应用于船舶领域,尤其是高速船舶以及相应配套设施。然而因其线胀系数较大往往导致较大的焊接残余应力,增大热裂纹倾向,影响焊接结构强度。为减小5083铝合金焊接残余应力,本文采用了焊后热处理工艺。应用有限元分析软件Marc建立了5083铝合金平板对接TIG焊模型以及焊后热处理模型,对焊接及焊后热处理进行了模拟,计算出不同热处理温度下的焊接残余应力,得到热处理温度与焊接残余应力的规律。计算结果表明,焊后热处理能明显减小焊件残余应力,当热处理温度为560℃时,焊件的纵向残余应力与等效残余应力均达到最小值。     

大型升船机卷筒轮毂与轮辐焊接残余应力数值模拟

基于SYSWELD有限元软件,开发了热-弹-塑性非线性有限元计算方法。利用所开发的计算方法,模拟大型结构升船机轮毂与轮辐的焊接温度场和残余应力分布。轮毂与轮辐焊接时,由于焊缝为环状,焊接起始、结束位置存在明显的热端部效应。计算结果表明,焊缝周向残余应力的峰值达到480 MPa,高于材料的屈服强度;径向残余应力沿板厚方向呈现出"拉-压-拉"三层分布,并且高应力区主要分布于焊缝及其热影响区附近。此外,径向残余应力峰值达到350 MPa,低于周向残余应力。     

变截面板簧喷丸新工艺的研究

对板簧工作条件进行了分析,指出应力腐蚀和微动磨损是影响簧疲劳寿命的重要因素。通过控制喷丸工艺参数,寻求理想的残余压应力值和残余压应力层深度。为达到这双重目的,提出在变截面板簧领域采用二次喷丸的强化工艺,在提高板簧疲劳寿命等方面具有较高的实用价值。