側(cè)架去應(yīng)力退火前后殘余應(yīng)力及變形有限元分析

徐海龍 劉 靜

(中車大連機(jī)車車輛有限公司 遼寧 大連 116021)

電力機(jī)車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的結(jié)構(gòu)主要由5個部分組成：側(cè)架(2個)、橫梁一、橫梁二、牽引梁和前端梁，側(cè)架作為轉(zhuǎn)向架的重要組成部分直接影響機(jī)車運行的安全性能。眾所周知，焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的使用性能影響極大，國產(chǎn)機(jī)車一直延用焊后去應(yīng)力退火工藝，目的在于消除焊接殘余應(yīng)力，保證加工尺寸精度的穩(wěn)定，保證機(jī)車運行安全。現(xiàn)有的文獻(xiàn)和技術(shù)資料較少涉及到去應(yīng)力退火對殘余應(yīng)力影響的理論依據(jù)，下文采用有限元分析的方法對比側(cè)架去應(yīng)力退火前后的焊接殘余應(yīng)力及變形量變化，驗證去應(yīng)力退火對殘余應(yīng)力及變形的影響，為去應(yīng)力退火工藝的實施提供一定的理論依據(jù)。

1 側(cè)架結(jié)構(gòu)的簡化處理及有限元模型的建立

圖1所示為某電力機(jī)車側(cè)架結(jié)構(gòu)的三維圖，可以看出此側(cè)架是一個具有內(nèi)側(cè)筋板的箱型結(jié)構(gòu)，一共由6個部分組成，分別為：旁撐蓋板、上蓋板、下蓋板、立板一、立板二、內(nèi)側(cè)筋板。側(cè)架的焊縫主要以角焊縫為主。側(cè)架的簡化依據(jù)是整體尺寸大致一致，整體剛度大致一致，將側(cè)架簡化成6 510 mm×250 mm×60 mm的箱型結(jié)構(gòu)，各部分的厚度與原厚度相同(見圖2)。內(nèi)部使用9塊12 mm厚的筋板，簡化模型中的筋板布局與實際主要筋板位置相似。

圖1 電力機(jī)車側(cè)架整體三維模型

圖2 電力機(jī)車側(cè)架簡化模型

側(cè)架結(jié)構(gòu)的有限元模型采用殼單元，單元個數(shù)為20 474個，節(jié)點個數(shù)為17 917個。圖3～圖5分別顯示了側(cè)架有限元模型的筋板(9塊筋板)，焊縫(9個筋板三面角焊縫、6條長角焊縫，其中：2條內(nèi)側(cè)、4條外側(cè)長角焊縫，2個對接焊縫)及厚度信息。……