材料力學(xué)性能ppt課件(2)-資料下載頁
2025-05-01 00:02本頁面
【正文】 ② 改造方案二： 將原內(nèi)、外筋板取消（先切割去除，再打磨、探傷），立板進(jìn)行切割，使內(nèi)外筋板及立板均下沉16mm，如圖 10 所示。 圖 10 改造方案二有限元計(jì)算結(jié)果示于圖 11。 圖 11 ③ 改造方案三： 原方案的各筋板不改變，對各筋板端部焊縫進(jìn)行打磨處理。打磨后焊縫與母材圓滑過渡，探傷檢查無裂紋。打磨部位和標(biāo)準(zhǔn)如前面圖 332。同時(shí)，在槽鋼內(nèi)側(cè)加焊兩個筋板，筋板尺寸 120x80（三角形直邊尺寸），厚度 10mm，高度方向距離槽形梁鋼底面 59mm（與孔中心平齊）加焊后筋板端頭打磨，如圖 12所示： 圖 12 改造方案三有限元計(jì)算結(jié)果示于圖 13。 圖 13 ④ 改造方案的綜合分析見下表 原方案 改造方案 方案一 方案二 方案三 應(yīng)力狀況 應(yīng)力值 （ MPa） 下降 % 11% 15% 工藝方面 取消原內(nèi)側(cè)小筋板 比較麻煩。 取消原內(nèi)、外筋板，并切割立板十分麻煩，且易損壞槽形鋼。 增加的小筋板與原小筋板間距為 27mm，無法施焊。 綜合評價(jià) 疲勞強(qiáng)度改善不明 顯 疲勞強(qiáng)度改善有一定效果，但改造工藝麻煩。 疲勞強(qiáng)度改善較好，但無法實(shí)施，可用于新造。 共同措施：對各筋板角焊縫端部進(jìn)行打磨使焊縫與母材圓滑過渡； 焊縫打磨后探傷檢查無裂紋； 盡量將焊縫布置在應(yīng)力較小的部位。 二、油箱吊梁疲勞裂紋分析 1．裂紋情況 KD25G空調(diào)發(fā)電車，自 2022年 10月以來，其中K71型 K122型等發(fā)電車車下油箱吊梁先后發(fā)現(xiàn)多起裂紋。裂紋發(fā)生車都是在 1994年 和 1995年以后生產(chǎn)的，裂紋發(fā)生時(shí)間均在車輛廠修后 1～ 2年左右，即新造出廠10年左右。車下油箱吊梁發(fā)生裂紋部位見圖 1所示。 圖 1 油箱吊梁裂紋實(shí)物照片 2．裂紋原因分析 （ 1）油箱吊梁與中梁下翼板連接部位為搭接接頭，均為短焊縫，起、落弧較多，焊接質(zhì)量差（見裂紋圖）。因此，該部位焊接接頭疲勞強(qiáng)度低，又處于（中梁下翼板）最大拉應(yīng)力部位，所以首先在焊縫端頭產(chǎn)生疲勞裂紋，然后向吊梁腹板擴(kuò)展。 （ 2）油箱吊梁沿襲傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，只考慮了垂向載荷和橫向載荷、滿足靜強(qiáng)度要求。沒有考慮縱向載荷以及疲勞強(qiáng)度。 3．補(bǔ)強(qiáng)措施 通過初步分析，擬定了補(bǔ)強(qiáng)措施：加兩塊水平筋板，焊在中梁腹板與吊梁腹板上，見圖 2 所示。 圖 2 油箱吊梁補(bǔ)強(qiáng)措施 按照 TB/T133596中 “車體固結(jié)設(shè)備的強(qiáng)度要求”，按下面三種載荷進(jìn)行強(qiáng)度校核： ?縱向載荷為 M 3g； ?橫向載荷為 Mg； ?垂向載荷為 M(~3)g； ?M為油箱總重。 采用有限元方法對油箱吊梁原結(jié)構(gòu)與補(bǔ)強(qiáng)后進(jìn)行強(qiáng)度校核，結(jié)果列于下表。 油箱吊梁與中梁下翼板連接部位強(qiáng)度校核結(jié)果 載荷 最大等效應(yīng)力（ MPa） 橫向應(yīng)力分量（ MPa） 原結(jié)構(gòu) 補(bǔ)強(qiáng)后 原結(jié)構(gòu) 補(bǔ)強(qiáng)后 縱向 橫向 垂向 三種載荷組合 由計(jì)算結(jié)果可見： ? 在三種載荷作用下原結(jié)果和補(bǔ)強(qiáng)后的最大等效應(yīng)力都小于 Q235鋼的屈服極限（ 235MPa），滿足靜強(qiáng)度要求。 ? 橫向應(yīng)力分量是垂直于裂紋方向（垂直中梁）的應(yīng)力，由計(jì)算結(jié)果可見：縱向載荷對該應(yīng)力分量的貢獻(xiàn)最大，是導(dǎo)致油箱吊梁裂紋的主要載荷。 ? 補(bǔ)強(qiáng)后，油箱吊梁裂紋部位的應(yīng)力下降了一倍多，因此能有效地改善該部位的疲勞強(qiáng)度。 4．補(bǔ)強(qiáng)措施的實(shí)施方案比較 方案一，見圖 3 圖 3 油箱吊梁補(bǔ)強(qiáng)實(shí)施方案一 方案二，見圖 4 圖 4 油箱吊梁補(bǔ)強(qiáng)實(shí)施方案二 5．施工說明 鑒于油箱吊梁結(jié)構(gòu)增加補(bǔ)強(qiáng)板時(shí)，施焊工藝條件較差，易導(dǎo)致各種焊接缺陷，由此造成的應(yīng)力集中將嚴(yán)重影響其疲勞強(qiáng)度和壽命。建議，在實(shí)施補(bǔ)強(qiáng)措施時(shí)要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，如： 1）保證焊接質(zhì)量，焊前必須對補(bǔ)強(qiáng)筋板處和吊梁與中梁連接焊縫處清除油污、灰塵、涂料和油漆并除銹。 2）檢查油箱吊梁與中梁連接焊縫，清理焊瘤、焊渣，對于焊角不足、漏焊、焊縫不良等處重新補(bǔ)焊。 3）采用氣體保護(hù)焊，對規(guī)定的焊角大小，必須達(dá)到要求。保證焊透、起落弧避免產(chǎn)生焊接缺陷、焊縫平滑過渡，焊趾部和焊縫端頭打磨。 4）焊后，對新增焊的部位，必須涂底漆。干燥后，分兩次噴涂阻尼防腐涂料，涂層總厚度不小于 4mm。 施工步驟： 拆下油箱 → 清理需補(bǔ)強(qiáng)處、油箱吊梁與中梁連接焊縫的油污和瀝青漿 → 檢查并處理原吊梁與中梁連接焊縫 → 按補(bǔ)強(qiáng)方案二在中梁和油箱吊梁腹板之間焊接補(bǔ)強(qiáng)筋板，兩筋板焊接位置可上下調(diào)整，以便于施焊 → 焊接完成后，清除焊渣等 → 涂底漆和防腐涂料。 思考題 1. 簡要說明疲勞破壞與靜力破壞的本質(zhì)差別。 2. 簡述疲勞斷裂斷口的宏觀形貌特征。 3. 從斷口特征上如何判斷疲勞源，進(jìn)而分析疲勞斷裂的原因？ 4. 什么是材料的疲勞強(qiáng)度？某材料的零件發(fā)生疲勞斷裂后，沒有條件試驗(yàn)得出其 SN曲線，如何確定該零件的疲勞強(qiáng)度？ 5. 什么是損傷？用公式表達(dá)疲勞損傷是可以累積的。 6. 簡述線性累積損傷法則（ Miner法則）。 7. 對接、搭接和角接接頭的疲勞裂紋常常發(fā)生在哪里？為什么角接接頭的疲勞裂紋常常發(fā)生在焊趾處？ 8. 提高焊接接頭疲勞強(qiáng)度有哪些工藝措施？ 上述第 7和 8為作業(yè)題。
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