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）的應力分析，結合車體靜強度試驗，闡明了搭接焊縫不同區域下的應力影響。

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，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（應力集中區）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范》的有關要求進行了車體靜強度試驗。

試驗期間在中梁區域新增加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）敏感區域內，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）10mm至145mm不等，如表1所示（試驗數據節選）。

表中所示測點均在枕內中梁組成搭接焊縫（或熱影響區）敏感區域內，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）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）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.機械工業出版社

2.白彥超.CRH3動車組鋁合金車體強度設計技術研究.鐵道機車車輛，2013（4）：16-20

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