何柏林
,
魏康
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.10.013
目的：分析转向架用SMA490 BW钢对接接头的应力集中系数,提高转向架焊接接头的超高周疲劳性能,保障高速列车的安全可靠运行。方法对转向架用SMA490 BW钢对接接头的超高周疲劳试样进行有限元建模,应用有限元软件ABAQUS计算不同焊趾过渡圆弧半径、焊趾倾角下接头的应力集中系数,并通过Origin软件分析建立应力集中系数(Kt)与焊趾过渡圆弧半径(r)、焊趾倾角(θ)的关系。结果当r=0.2 mm,θ分别为10°,20°,30°,40°,50°,60°时, Kt 分别为1.391,1.747,1.976,2.263,2.425,2.525；当θ=30°,r 分别为0.2,0.5,1,1.5,2,2.5,3,4 mm 时,Kt 分别为1.976,1.763,1.535,1.419,1.345,1.306,1.257,1.201。结论应力集中在对接接头焊趾处较大, r和θ对K t 有显著影响。 r相同时,Kt 随θ的增大而增大；θ相同时,Kt 随r的增大而减小。应力集中系数关系方程对于焊趾处应力集中的改善以及转向架对接接头的超声疲劳试样设计具有指导意义。
关键词:
对接接头
,
应力集中系数
,
焊趾
,
有限元
何柏林
,
魏康
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.07.022
近年来,高速列车、汽车、航天器中的核心工程构件承受的疲劳循环已达108～1010周次甚至更高.目前的研究结果表明,高强钢材料在10 7周次以上的超高周疲劳阶段内仍会发生疲劳断裂,不存在传统的疲劳极限.因此,研究高强钢的超高周疲劳特性不仅有助于理解疲劳机理,而且有利于研究材料超高周疲劳设计及寿命评估方法.论述了高强钢超高周疲劳研究的背景和意义,介绍了近几年超高周疲劳的研究成果,包括S-N曲线的特征、裂纹萌生特征和扩展机理、断面上鱼眼形貌等,并给出了未来超高周疲劳的研究方向.
关键词:
超高周疲劳
,
S-N曲线
,
疲劳极限
,
疲劳机理
,
裂纹萌生
何柏林
,
魏康
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.22.030
超声谐振技术是研究高强钢材料超高周疲劳性能最有效的手段.概述了等截面圆柱状、变截面圆柱状、薄板状3种超声疲劳试样的设计计算方法,并给出了不同试样沿谐振长度方向的位移、应力幅分布.以动车转向架用SMA490BW钢为例,进行超声疲劳试样设计.对不同形状的试样进行对比与分析,结果表明中间无等截面的狗骨形试样具有最大应力放大系数,中间等截面的加长会降低应力放大系数,最后分析了影响试样振动特性的因素.
关键词:
超声疲劳
,
狗骨形试样
,
应力放大系数
,
谐振长度
,
振动特性
魏康
,
何柏林
兵器材料科学与工程
针对转向架十字焊接接头进行有限元建模,应用有限元软件ABAQUS计算不同焊趾倾角、焊趾过渡圆弧半径下接头焊趾处的应力集中系数,并通过Origin软件建立应力集中系数与几何参数(焊趾倾角、焊趾过渡圆弧半径)的关系方程式.结果表明:应力集中在十字焊接接头焊趾处比较大,焊趾倾角θ和焊趾过渡圆弧半径r对十字接头应力集中系数Kt的大小有显著影响;对于相同的焊趾倾角θ,应力集中系数Kt随着焊趾过渡圆弧半径r的增大而逐渐减小,随着倾角θ的增大,过渡圆弧半径r对应力集中系数Kt的影响也不断增大;焊趾过渡圆弧半径r相同的情况下,应力集中系数Kt随着倾角θ的增大而增大,随着过渡圆弧半径r的不断增大,倾角θ对应力集中系数Kt的影响不断减小;应力集中系数关系方程对于焊趾处应力集中的改善以及转向架超声疲劳十字接头的设计均具有指导意义.
关键词:
十字焊接接头
,
应力集中系数
,
焊趾
,
有限元
魏康
,
何柏林
,
杨宜景
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.023
目的：随着我国铁路运输朝着高速、重载、低能耗的方向高速发展,高速列车轮轨承受的载荷显著增加,研究车轮材料特性(弹性模量、泊松比)对CRH3型动车组轮轨接触应力的影响,对保证列车安全性、可靠性及舒适性有重要的现实意义和应用价值。方法采用S1002型磨耗踏面轮对和60 kg/m的标准钢轨,首先对轮轨接触的模型做基本的假设,其次对模型参数、单元选择、网格划分等计算过程进行说明,最后应用弹塑性理论及有限元软件ANSYS分析轮轨接触应力。结果车轮材料弹性模量E分别为124,165,206,247,288 GPa 的情况下,轮轨接触对应的最大 Mises 应力依次为315.451,370.458,435.498,500.274,554.604 MPa,最大接触压力依次为669.264,802.328,920.832,1033.87,1135.19 MPa；在车轮材料泊松比分别为0.18,0.24,0.30,0.36,0.42的情况下,轮轨接触对应的最大Mises应力依次为468.035,450.601,435.498,422.587,415.412 MPa,最大接触压力依次为903.068,911.168,920.832,936.339,961.234 MPa。结论车轮材料的弹性模量对轮轨接触应力有显著的影响,最大Mises应力和最大接触应力的变化与弹性模量的变化呈正比关系；泊松比对轮轨接触应力也有一定的影响。
关键词:
轮轨关系
,
车轮材料特性
,
有限元法
,
接触应力
魏康
,
何柏林
,
于影霞
中国有色金属学报
采用HJ-III型超声冲击机对MB8镁合金焊接接头焊趾进行表面处理，就不同冲击工艺参数对焊接接头表层组织及力学性能进行测试。结果表明：经过超声冲击处理后，接头焊趾及其附近区域表层组织内的原始粗晶转变为晶界清晰、随机取向的纳米晶粒；焊趾处的应力集中系数得到有效降低，表层硬度及其抗拉强度得到提高；超声冲击前后接头拉伸试样均断于焊趾，接头的拉伸断裂机制为准解理断裂。冲击电流为1.2 A、冲击时间为6 min时，与未超声冲击试样相比，MB8镁合金接头的应力集中系数降低12.04%，焊趾表层最大硬度值提高63.2%，抗拉强度提高33.2%，接头表层金属晶粒细化以及焊趾处应力集中程度的降低是提高MB8镁合金焊接接头力学性能的主要原因。
关键词:
超声冲击
,
焊接接头
,
表层组织
,
抗拉强度
,
晶粒细化
