[發明專利]高速動車組車體攪拌摩擦焊型材結構疲勞試驗方法

有效

• 申請號: 202011341342.1
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112577839B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 何廣忠;閆占奇
• 申請（專利權）人: 中車長春軌道客車股份有限公司
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32;G01M13/00
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 田春梅

高速動車組車體攪拌摩擦焊型材結構疲勞試驗方法涉及攪拌摩擦焊型材結構疲勞試驗技術領域，該方法是：分別制作待測型材結構樣件和試驗輔助裝置，然后將二者組裝后安裝到疲勞試驗機上進行疲勞試驗。本發明在保證型材結構攪拌摩擦焊對搭接接頭完整性的前提下成功實現了接頭焊根位置的疲勞試驗，進而根據試驗結果可以對攪拌摩擦焊對搭接接頭的疲勞性能進行量化；本發明最大程度的保留了攪拌摩擦焊焊接過程產生的殘余應力，因而接頭測試得到的疲勞性能為接頭包含足夠殘余應力時所表現的疲勞性能，從而盡量貼近了實際接頭承載過程中所包含殘余應力的影響。

技術領域

本發明涉及攪拌摩擦焊型材結構疲勞試驗技術領域，具體涉及一種高速動車組車體攪拌摩擦焊型材結構疲勞試驗方法。

背景技術

焊接技術在高鐵制造領域廣泛應用，焊縫的安全可靠性能越來越受到技術人員的關注。高速動車組車體結構為復雜的鋁合金擠壓型材結構通過攪拌摩擦焊焊接而成，復雜鋁合金擠壓型材包括上下平板、位于上下平板之間的主支撐筋、輔助支撐筋和加強筋；主支撐筋和輔助支撐筋臨近焊縫位置，若干加強筋傾斜或豎直地相接于上下平板之間，形成多個型腔。

對搭接鋁合金型材通過攪拌摩擦焊焊接成的高速動車組車體，由于焊接接頭處焊縫厚度補強、焊根存在缺口等特殊的幾何特征，導致接頭在承載過程應力梯度十分復雜。因此，準確測量型材結構的攪拌摩擦焊對搭接焊縫抵抗疲勞裂紋擴展的能力十分困難。

目前，國內外學者針對該問題更多的是采用了小試樣件方法，但該方法一方面破壞了焊接接頭的原始殘余應力，另一方面不得不對焊縫厚度方向進行加工，從而人為地消除了接頭的一些缺陷特征及形狀特征，因此小試樣件方法得到的一些疲勞性能的結論很難指導實際工程應用，所以這樣的試驗結果失去了工程意義。

發明內容

為了解決現有小試樣件方法無法實現在保留焊縫原始結構的前提下檢測高速動車組車體型材結構攪拌摩擦焊對搭接焊縫疲勞性能的技術問題，本發明提供一種高速動車組車體攪拌摩擦焊型材結構疲勞試驗方法。

本發明解決技術問題所采取的技術方案如下：

高速動車組車體攪拌摩擦焊型材結構疲勞試驗方法，其包括如下步驟：

步驟一、制作待測型材結構樣件：在高速動車組車體側墻上切取待測型材結構樣件，所述待測型材結構樣件包括：一條待測試的攪拌摩擦焊焊縫、兩個位于遠離對搭接焊根缺口側的緊固側型腔和一個位于對搭接焊根缺口側的加載側型腔，在緊固側型腔的上下平板上均開設多個一一對應的等間距的緊固側螺栓孔，并在加載側型腔的上平板上開設多個等間距的加載側螺栓孔；

步驟二、依據步驟一所述待測型材結構樣件的結構特征，制作試驗輔助裝置：該輔助裝置包括：上部L形連接板、下部L形連接板、長條形連接板和多個螺栓組件，上部L形連接板的寬度和下部L形連接板的寬度均等于待測型材結構樣件的寬度，上部L形連接板的上部水平段設有多個等間距的上部螺孔，下部L形連接板的下部水平段設有多個等間距的下部螺孔，長條形連接板上設有多個與上部螺孔一一對應的通孔；

步驟三、將步驟一所述的待測型材結構樣件與步驟二所述的試驗輔助裝置組裝：將長條形連接板置于上部水平段與加載側型腔上平板之間，用一組短的多個螺栓組件順次穿過上部螺孔、長條形連接板的螺孔、加載側螺栓孔后將上部L形連接板、長條形連接板、加載側型腔的上平板三者鎖緊固連，再用另外一組長的多個螺栓組件順次穿過下部螺孔、緊固側型腔下平板上的緊固側螺栓孔、緊固側型腔上平板上的緊固側螺栓孔后將下部L形連接板與緊固側型腔鎖緊固連；

步驟四、將步驟三組裝后的待測型材結構樣件與試驗輔助裝置置于疲勞試驗機上，使上部L形連接板的上部豎直段與疲勞試驗機的上部夾具固連，下部L形連接板的下部豎直段與疲勞試驗機的下部夾具固連，然后啟動疲勞試驗機，對上部L形連接板施加循環載荷，循環載荷通過上部L形連接板和長條形連接板傳遞給待測試的攪拌摩擦焊焊縫，以測試待測型材結構樣件的焊縫疲勞強度，進而完成高速動車組車體攪拌摩擦焊型材結構的疲勞試驗。