大載重過渡平車底架焊縫應力分析

路奇　張秋敏

摘要：本文以中車唐山機車車輛有限公司（以下簡稱唐山公司）設計制造的大載重過渡平車為研究對象，通過對底架焊縫接頭（熱影響區(qū)）的應力分析，結合車體靜強度試驗，闡明了搭接焊縫不同區(qū)域下的應力影響。

關鍵詞：大載重過渡平車 焊接結構 車體靜強度試驗 接頭應力

1 大載重過渡平車介紹

大載重過渡平車由活動側墻、活動端墻、和底架組成。底架主要由中梁組成、枕梁組成、側梁、主橫梁、地板等構成。底架側梁為材質為Q235-A，枕梁腹板采用Q235-A鋼板，下蓋板以及支撐轉向架的墊座采用Q345E鋼板，枕外橫梁材質均為09 CuPCrNi-A，且都是折彎成槽鋼形式。大載重過渡平車中梁組成與大橫梁為a6的搭接角焊縫。

2 焊縫接頭對工作應力的影響

焊縫接頭總是存在著幾何形狀、尺寸的變化，有時還會存在某種焊接缺陷，造成接頭幾何形狀、尺寸的突變或不連續(xù)，從而在接頭承受外力作用時，導致接頭中力流線的偏轉及分布不均勻。在接頭的局部區(qū)域（σmax） 高于平均應力值（σm）。應力集中程度的大小，常以應力集中系數KT=σmax/σm表示。也就是說，應力集中系數KT值越大，則應力集中程度也越大，亦即應力分布越不均勻。焊縫接頭中實際工作應力的分布是不均勻的。局部高應力區(qū)（應力集中區(qū)）可能使焊縫接頭的安全性受到損害。

3 大載重過渡平車車體靜強度試驗數據分析

大載重平車按照TB/T 1335-1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規(guī)范》的有關要求進行了車體靜強度試驗。

試驗期間在中梁區(qū)域新增加16個應力測點，新增應力測點均在枕內中梁組成搭接焊縫（或熱影響區(qū)）敏感區(qū)域內，且各測點在車體左右距離對稱側，如圖1所示

新增應力測點距離焊縫（或熱影響區(qū)）10mm至145mm不等，如表1所示（試驗數據節(jié)選）。

表中所示測點均在枕內中梁組成搭接焊縫（或熱影響區(qū)）敏感區(qū)域內，每組測點不僅在車體左右對稱，在車體前后亦為對稱結構。測試點C01、C01為左右對稱結構（以下類同），從表中數據可以看出結構相同的應力測點距焊縫（或熱影響區(qū)）越近，其測試值越大（反之越小）。如C02距焊縫的距離大于C02距焊縫的距離，C02其拉伸、壓縮測試值均小于C02的測試值。

在整車結構中C01、C01與C08、C08兩組互為對稱結構，C01、C01整體距焊縫的距離小于C08、C08的距焊縫的距離，C01、C02其拉伸、壓縮測試值均大于C08、C08的測試值。

4 結束語

通過對大載重過渡平車底架焊縫接頭區(qū)域的應力分析，可以看出測點應力受搭接焊縫應力集中影響較大，離焊縫接頭處（或熱影響區(qū)）越近，其應力越大，應力集中越明顯。因此在車體設計階段盡量避免車體載荷敏感區(qū)域出現較多的搭接焊縫。

參考文獻：

1. 焊接手冊（第3版）焊接結構.機械工業(yè)出版社

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3.郭斌.無中梁米軌動車組底架鋼結構設計與強度分析.鐵道機車車輛，2013（10）：39-43