側架去應力退火前后殘余應力及變形有限元分析

徐海龍 劉 靜

(中車大連機車車輛有限公司 遼寧 大連 116021)

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

1 側架結構的簡化處理及有限元模型的建立

圖1所示為某電力機車側架結構的三維圖，可以看出此側架是一個具有內側筋板的箱型結構，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、內側筋板。側架的焊縫主要以角焊縫為主。側架的簡化依據是整體尺寸大致一致，整體剛度大致一致，將側架簡化成6 510 mm×250 mm×60 mm的箱型結構，各部分的厚度與原厚度相同(見圖2)。內部使用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 電力機車側架整體三維模型

圖2 電力機車側架簡化模型

側架結構的有限元模型采用殼單元，單元個數為20 474個，節點個數為17 917個。圖3～圖5分別顯示了側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條內側、4條外側長角焊縫，2個對接焊縫)及厚度信息。……