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        基于英國標(biāo)準(zhǔn)BS7608的不銹鋼車體焊縫疲勞評估

        2020-02-06 03:52:23劉志盛趙思聰
        現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè) 2020年1期
        關(guān)鍵詞:焊趾車體不銹鋼

        劉志盛 趙思聰

        摘 要:根據(jù)某不銹鋼地鐵設(shè)計規(guī)范,依據(jù)EN12663-1:2010標(biāo)準(zhǔn)對中間車車體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了疲勞工況有限元計算,采用BS 7608標(biāo)準(zhǔn)和損傷累積法對焊縫進(jìn)行了評估,結(jié)果表明該車體結(jié)構(gòu)焊縫滿足107循環(huán)周次疲勞壽命的要求。

        關(guān)鍵詞:BS 7608;不銹鋼車體;焊縫疲勞

        中圖分類號:TB 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:Adoi:10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.01.096

        近20年來,隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市公共交通的壓力逐漸增大。為解決這一問題,各大城市都在大力發(fā)展城市軌道交通系統(tǒng)。地鐵是城市軌道交通的骨干運輸形式,截至2017年底,中國共有35個城市運營地鐵線路。不銹鋼車輛作為地鐵類型之一,其應(yīng)用具有廣闊的市場前景。

        不銹鋼車體具有高強(qiáng)質(zhì)輕、防火性和耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點;相較于鋁合金車,更有免涂裝和少維護(hù)等優(yōu)點,因而受到地鐵運營公司的歡迎。

        1 車體FEM模型

        本文分析對象為某A型不銹鋼地鐵車體中間車車體結(jié)構(gòu)。車體長度21880mm,最大寬度2890mm。車體結(jié)構(gòu)主要由底架、側(cè)墻、車頂和端墻組成。

        有限元建模采用HyperMesh,計算分析采用Optistruct。不銹鋼地鐵車體為板殼結(jié)構(gòu),因此主要采用殼單元,部分厚板結(jié)構(gòu)采用實體單元。點焊焊點采用Optistuct專屬cweld單元。網(wǎng)格平均尺寸15-20mm,部分區(qū)域局部細(xì)化,尺寸約10mm。由于車體結(jié)構(gòu)具有對稱性,僅進(jìn)行半車建模,共有75萬單元和79萬節(jié)點,如圖1所示。

        2 計算工況和評定標(biāo)準(zhǔn)

        依據(jù)BS EN 12663-1:2010標(biāo)準(zhǔn)和項目的技術(shù)規(guī)范,應(yīng)在車體定員載荷條件下計算共4個疲勞工況,如表1所示。每個疲勞工況應(yīng)滿足107循環(huán)周次的疲勞壽命。采用BS 7608: 2014標(biāo)準(zhǔn)和累積損傷法對車體焊縫疲勞強(qiáng)度進(jìn)行評估。

        此外,該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定某些焊接接頭可通過TIG重熔或焊趾打磨等技術(shù)改善焊接質(zhì)量從而提高焊接接頭的疲勞極限,其數(shù)值可達(dá)到原來的1.5倍。

        3 結(jié)果分析

        基于篇幅限制,本文僅選取2處典型危險焊縫進(jìn)行疲勞分析。

        3.1 三號門門下角焊縫

        根據(jù)BS 7608,三號門門下角焊縫屬于F級,在1000萬循環(huán)次數(shù)下的疲勞極限值為40MPa。焊趾打磨后,疲勞極限值為60MPa。應(yīng)力云圖見圖3,計算結(jié)果見表2。該焊縫疲勞損傷總計0.82,滿足要求。

        3.2 四號門門下角與門立柱垂直焊縫

        根據(jù)BS 7608,四號門門下角與門立柱垂直焊縫屬于F2級,在1000萬循環(huán)次數(shù)下的疲勞極限值為35MPa。焊趾打磨后,疲勞極限值為52.5MPa。應(yīng)力云圖見圖4,計算結(jié)果見表3。該焊縫疲勞損傷總計0.54,滿足要求。

        4 結(jié)論

        采用英國標(biāo)準(zhǔn)BS 7608對不銹鋼車體結(jié)構(gòu)的2處典型危險焊縫進(jìn)行了疲勞等級判定,并采用累積損傷法計算了疲勞損傷值,結(jié)果表明該不銹鋼車體結(jié)構(gòu)焊縫滿足要求。

        參考文獻(xiàn)

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