基于SYSWELD的转向架侧梁焊接残余应力数值模拟

转向架侧梁是转向架的重要承载和传力构件,其焊后残余应力和变形直接对轨道机车车辆运行安全造成重大影响。本文采用法国ESI公司开发的焊接专用大型有限元分析软件SYSWELD,以简化的热循环曲线法代替传统的移动热源模型,对一种新型转向架侧梁的48条焊缝焊后应力状况分布进行了数值模拟。结果表明:残余应力主要分布在焊缝区域、加强肋位置和腹板孔洞处;残余应力峰值出现在上盖板与腹板连接焊缝处;下盖板与定位座焊缝处残余应力变化呈现明显下降趋势。     

高速动车组转向架管类工件焊接残余应力研究

针对高速动车组转向架管类工件焊接过程中存在的残余应力问题,借助先进的数值仿真技术和手段,研究不同焊接顺序条件下焊接残余应力的分布规律,通过对计算数据的充分分析,对确定合理的工装以及焊接变形控制方法提供理论和数据支撑依据,为构架结构优化设计、焊接工艺设计提供有力支持。     

超声波冲击削减转向架焊接接头残余应力效果研究

采用超声波冲击处理工艺,分别对铁路车辆转向架焊接构架上常见的4种焊接接头进行冲击处理,并利用X射线衍射应力仪在4种接头的焊缝中心线及距焊趾2,5,10,15,25 mm的6个位置对超声波冲击处理前后的焊接残余应力分别进行实测。对比分析得出:超声波冲击处理能够有效削减转向架常见焊接接头的焊接残余应力,并将拉应力转变为压应力,且焊后4次冲击处理工艺综合效益最高。     

转向架副构架焊接接头残余应力无损测量及变形研究

采用有限元焊接仿真分析软件(SYSWELD)对某型号的转向架副构架焊接接头进行了仿真变形分析,并采用X射线衍射法(XRD)对该型号焊接态副构架振动处理前后焊接接头进行焊接残余应力无损测量,对焊接工艺和振动消除应力措施进行了验证,为转向架副构架接头焊缝质量安全性评估提供了依据.研究结果表明,有限元变形仿真结果和XRD应力...     

地铁转向架侧梁自动焊焊接工艺

对地铁车转向架侧梁各分解工序进行结构分析及自动焊工艺研究。利用焊接机器人的单点寻找、参考电流、样板焊缝等功能完成复杂焊缝的自动化焊接,焊缝成型美观。优化焊接参数,制定严格的焊接顺序和焊接方向,结合工装夹具来减小焊接变形,从而提高了侧梁的焊接质量和生产效率。侧梁自动焊工艺的成功应用提高了侧梁焊接生产的自动化率,自动化率提高至74%。     

列车转向架侧梁焊接应力场数值模拟

利用有限元分析技术建立了列车转向架侧梁箱形焊接结构的有限元模型,对侧梁T型接头的三层12道焊缝的TIG焊接过程进行了应力场的数值模拟。转向架侧梁焊接仿真结果表明,侧梁上四条焊缝不同层间采用不同的焊接顺序,其残余应力是不同的,随着焊接层数的增加其残余应力逐渐减小,说明选择合理的焊接顺序能够降低焊接结构中的残余应力;焊趾处的应力随时间变化的图形上有12个波峰,分别为焊接12道焊缝时对焊趾处的影响,其最大应力已经远远超过材料的屈服强度,并在冷却的过程中应力逐渐减小。转向架在焊后发生了一定的挠曲变形,主要变形为沿着y方向的变形,最大变形量为12.3 mm,x方向和z方向的变形比y方向的变形小了一个数量级。     

动力机车转向架侧梁焊接变形预测

转向架是动力机车的最重要的承载结构,其焊接变形预测对于保证加工精度和质量具有重要意义.首先通过大量的计算和实测建立了转向架结构的固有应变数据库,然后运用基于固有应变的弹性有限元分析的焊接变形预测专用软件WSDP对六轴式转向架侧梁焊接变形进行预测,预测结果与试验数据具有很好的一致性,所建立的固有变形数据库的可靠性得到验证,研究表明WSDP软件是大型复杂结构的焊接变形预测的有力工具.     

转向架构架标准焊接接头残余应力数值模拟

直接测试是获取焊接结构残余变形和残余应力的主要方法。以南京浦镇车辆有限公司的转向架构架为研究对象,利用有限元分析软件SYSWELD,对构架上面的T型接头和对接接头进行热-弹塑性有限元分析,得出残余应力大小和分布规律,并将模拟结果与实测结果进行对比,发现两者趋势吻合。     

焊接残余应力在热处理过程中的演变

利用有限元法,对Q345R钢焊后热处理进行模拟分析.结果表明,焊态残余应力在焊缝和热影响区具有较高的应力水平,远离焊缝热影响区,应力逐渐降低.热处理后,残余应力降低了近60%,最大值位于热影响区浅表区域.热处理不仅使应力降低,同时使得应力发生再分布,母材热处理后应力增加.热处理过程中,随着温度升高,屈服强度降低,材料发...     

扭转梁后桥焊接残余应力与变形研究

建立了扭转梁后桥的有限元模型,利用热弹塑性分析理论,通过SYSWELD软件分析它的应力和变形。结果表明,后桥的最大残余应力为725.5 MPa,它位于肋板与横梁相连的焊缝区域上,焊缝及其附近区域均出现较大残余应力,在329.8~527.6 MPa范围内,横梁上除焊缝区域外的残余应力在0~263.8MPa之间,离焊缝较远的区域残余应力都相对较小,如套筒、纵臂上离套筒较近的区域、弹簧座中间等。最大变形位于横梁的离焊缝不远的两侧区域以及肋板与两个弹簧座相连的两边边缘区域上,最大变形量为0.91 mm;焊缝及其附近区域的变形都相对较大,在0.50~0.75mm之间;在后桥的约束部位,如横梁中部、套筒等和离焊缝较远的部位的变形相对较小。此研究结果可用于指导后桥的实际生产。     

高速动车组转向架构架焊接残余应力研究(二)

以CRH 380B型高速动车组构架焊接态应力水平作为研究的基础,对该构架先后进行了自然时效处理和整体打砂处理,并采用X射线衍射法对焊接态应力测试的焊缝部位进行了应力测试,分析了CRH 380构架焊后及自然时效和打砂处理后应力在横向和垂向2个方向的分布和演变规律。测试结果证实,打砂是降低构架应力水平,改善应力分布状态的有效手段。通过综合分析构架在自然时效和打砂后的应力和尺寸变化规律,确定了构架在自身结构稳定性方面的设计思路。     

高速动车组转向架构架焊接残余应力研究(一)

采用X射线衍射法,对CRH 380B型高速动车组转向架动车焊接构架的主要焊缝进行了焊接残余应力测试,每条焊缝测试区域涵盖了焊缝中心线、距离焊缝熔合线2,5,10,15,25 mm共6个测试点。测试结果分析表明:CRH 380动车焊接构架上每条焊缝的应力峰值控制在100~300 MPa中低值拉应力范围以内,大多位于焊缝中心线处,焊接残余应力整体上处于中低值拉应力水平。通过与普通客车CW-200K型构架对应8条焊缝部位进行对比研究,证明CRH 380B型高速动车组构架自身结构控制应力水平的能力明显强于普通客车构架;并从焊接应力控制的角度,对CRH 380构架焊接结构设计的特征进行了系统分析,总结出该构架焊缝拘束度小、焊缝分散设计、焊接结构平缓过渡设计以及焊缝少堆焊和小焊脚焊缝设计的焊接结构设计特色。     

高速动车组转向架构架焊接残余应力研究(三)

以CRH 380B型高速动车组构架焊接态应力水平作为研究的基础,对其构架中应力测试焊缝先后采用锤击焊缝、表面人工打磨、自然时效、超声波冲击打磨、热处理及打砂等6种消除应力的方法,并对比了应力消除的效果。结果表明,对CRH 380构架来讲,消除焊接残余应力最有效的措施是焊后打砂和超声波冲击处理;焊后锤击和打磨两种方法消除应力后会产生反弹,但效果仍比较明显;热处理适用于对构架整体进行应力"均衡化"处理,并不是消除构架整体应力的必要手段;自然时效处理对于构架焊接应力的影响并不可控,不适宜作为消除应力的有效手段。     

钛合金高速列车转向架侧梁组成焊接工艺

由于钛合金的焊接特性和高铁转向架焊接结构的复杂性,在焊接过程中如何保证焊接质量和尺寸要求成为钛合金高速列车转向架生产制造的最大难点。尤其是转向架侧梁,作为转向架焊接的重要工序,保证其质量和精度是转向架后续生产的关键。通过编制合理的焊接工艺规程,对焊前准备、组对顺序、焊接顺序、焊接参数要求、工装准备、热处理要求等进行有效规定,从而提高钛合金转向架侧梁组成的焊接质量和尺寸要求。转向架侧梁的现场焊接结果表明,焊后焊缝质量满足要求,侧梁尺寸满足转向架构架组对要求。     

列车转向架侧梁焊接温度场的数值模拟

利用ANSYS有限元软件建立了列车转向架侧梁的有限元模型,对侧梁T型接头的三层12道焊缝的焊接过程进行温度场的数值模拟,分析和讨论温度场的计算结果。结果表明,采用本方案能够较为准确的模拟列车转向架侧梁的焊接过程,与实际焊接情况的温度场分布接近,为列车转向架侧梁的焊接结构进行三维焊接温度场的分析和焊接工艺控制提供了理论依据和指导。     

焊接结构服役状态残余应力超声波法无损测量研究发展

介绍了超声波法测量应力的理论基础声弹性理论及其发展,超弹性假设和材料组织影响是声弹性理论的两个障碍;介绍了超声渡法应力测量关键技术--声速精确测量技术的种类及发展;对国内外二维焊接残余应力和有限三维焊接残余应力测量实例进行了总结;总结超声波法测量应力的优点和局限性;预测超声法测量应力的发展方向.     

CW200K转向架构架焊接残余应力无损测量

转向架构架在焊接过程中不可避免地会产生焊接残余应力,焊接残余应力的存在对构架的疲劳强度和疲劳寿命均有很大的影响,测定和掌握构架不同状态下残余应力的大小和分布规律十分必要。利用X射线衍射法测试CW200K转向架构架热处理前后的残余应力。结果表明,构架焊缝区存在高值残余拉伸应力;构架退火可以使纵向残余应力的峰值得到削弱,分布得到均化。在保温时间相同的条件下,提高退火温度有利于提高构架焊接残余应力的平均消除率。     

基于数值模拟的转向架侧梁焊接顺序优化设计

针对复杂构件焊接变形难以预测的问题,以转向架侧梁结构为例,选取7种重要焊接接头,基于SYSWELD软件进行焊接接头温度场、应力场计算。运用"局部-整体"有限元法提取焊接接头局部模型,导入侧梁整体壳网格模型中,在现有生产工艺条件下设置不同的焊接顺序计算侧梁整体焊接变形。通过计算不同焊接顺序下的侧梁的变形趋势、局部焊接残余应力分布,选取变形小、应力小的最优焊接顺序。该焊接顺序优选方法充分保证了计算准确性,有效降低了仿真计算规模,提高了计算效率,对复杂焊接结构的焊接变形分析、预测和控制提供了理论依据。     

有限元分析模拟焊接过程中的变形和残余应力

通过应用ANSYS软件对法兰和筒体焊接过程进行模拟,介绍焊接过程中温度场、应力场的分析方法,采用"单元生死"法模拟焊缝的依次生成,利用直接法由温度场计算热应力和焊接变形,使用APDL语言进行参数化编程,并针对实际焊接过程中产生的焊接变形和焊接残余应力提出预防措施。     

120A型地铁转向架侧梁焊接变形控制工艺研究

为了解决120A型地铁转向架侧梁在组焊后出现弯曲及扭曲等焊接变形问题,在充分考虑侧梁组成的结构特性及材料特性等情况下,调整组装以及焊接工艺,采用预装反变形、刚性固定、优化焊接工艺参数、调整焊接顺序等手段,使得侧梁组成在整体组焊完成之后,弯曲、扭曲、垂头等一系列变形都控制在合理的尺寸公差范围内。避免了使用冷热调修等方法来保证侧梁组成的工艺尺寸,杜绝了经过调修所增加的应力集中、尺寸变化等问题的出现。