基于转向架焊接缺陷估算转向架使用寿命的方法

摘要

本发明提供一种基于转向架焊接缺陷估算转向架使用寿命的方法，该方法包括：对根部未焊透缺陷进行检测并表征，根据缺陷形状参数a、c、B确定初始裂纹当量a_i；基于三维有限元计算有焊接缺陷部位焊接接头处在不同工况下的最大主应力、弯曲应力和残余应力；确定焊接接头中最大允许裂纹当量长度a_f；计算其焊接接头的剩余疲劳寿命；该方法能够较为准确的估算转向架焊接缺陷的剩余疲劳寿命，为优化改进焊接工艺和对接头进行安全性能评定方面提供可靠理论支撑。

主权项

基于转向架焊接缺陷估算转向架使用寿命的方法，其特征在于，包括：对根部未焊透缺陷进行检测并表征，根据缺陷形状参数a、c、B确定初始裂纹当量a_i；其中a：未焊透深度，c：未焊透缺陷长度的一半，B为缺陷处结构的厚度；基于三维有限元计算有焊接缺陷部位焊接接头处在不同工况下的最大主应力、弯曲应力和残余应力，所述最大主应力的幅值${\mathrm{\Delta \sigma }}_m=\frac{{\mathrm{\Delta \sigma }}_1+{\mathrm{\Delta \sigma }}_2}{2},$所述弯曲应力幅值${\mathrm{\Delta \sigma }}_b=\frac{{\mathrm{\Delta \sigma }}_1-{\mathrm{\Delta \sigma }}_2}{2},$Δσ₁为最大应力，Δσ₂为最小应力；根据公式确定焊接接头中最大允许裂纹当量长度a_f；其中，π为圆周率，K_c为评定工况下的材料临界应力强度因子，Y是形状影响因子，σ_max是最大拉伸强度，σ_max＝k_tmP_m+k_tb[P_b+(k_m‑1)P_m]+Q k_tm和k_tb为应力集中系数；P_m为主应力，P_b为弯曲应力；k_m为错边修正系数；Q为残余应力；根据公式$N={\frac{2}{(m-2){\left(\mathrm{Y\Delta \sigma }\sqrt{\pi }\right)}^m}}^{[{a_i}^{(1-\frac{m}{2})}-{a_f}^{(1-\frac{m}{2})}]}$计算其焊接接头的剩余疲劳寿命；其中，A＝5.21×10^‑13,m＝3，Y(Δσ)＝Mf_w[k_tmM_kmM_mΔσ_m+k_tbM_kbM_b(Δσ_b+(K_m‑1)Δσ_m)]式中：M为突边修正系数；f_w有限板宽修正系数；k_tm，k_tb为主应力和弯曲应力集中系数；M_m，M_b、M_km，M_kb为缺陷位于应力集中部位时的修正系数；K_m为错位修正系数；a_f为焊接接头中最大允许裂纹当量长度。