[發(fā)明專利]高速動車組車體攪拌摩擦焊型材結(jié)構(gòu)疲勞試驗方法

有效

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• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112577839B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何廣忠;閆占奇
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)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(jié)構(gòu)疲勞試驗方法涉及攪拌摩擦焊型材結(jié)構(gòu)疲勞試驗技術(shù)領(lǐng)域，該方法是：分別制作待測型材結(jié)構(gòu)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(jī)上進(jìn)行疲勞試驗。本發(fā)明在保證型材結(jié)構(gòu)攪拌摩擦焊對搭接接頭完整性的前提下成功實現(xiàn)了接頭焊根位置的疲勞試驗，進(jìn)而根據(jù)試驗結(jié)果可以對攪拌摩擦焊對搭接接頭的疲勞性能進(jìn)行量化；本發(fā)明最大程度的保留了攪拌摩擦焊焊接過程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，因而接頭測試得到的疲勞性能為接頭包含足夠殘余應(yīng)力時所表現(xiàn)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(yīng)力的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及攪拌摩擦焊型材結(jié)構(gòu)疲勞試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速動車組車體攪拌摩擦焊型材結(jié)構(gòu)疲勞試驗方法。

背景技術(shù)

焊接技術(shù)在高鐵制造領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，焊縫的安全可靠性能越來越受到技術(shù)人員的關(guān)注。高速動車組車體結(jié)構(gòu)為復(fù)雜的鋁合金擠壓型材結(jié)構(gòu)通過攪拌摩擦焊焊接而成，復(fù)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(qiáng)筋；主支撐筋和輔助支撐筋臨近焊縫位置，若干加強(qiáng)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(bǔ)強(qiáng)、焊根存在缺口等特殊的幾何特征，導(dǎo)致接頭在承載過程應(yīng)力梯度十分復(fù)雜。因此，準(zhǔn)確測量型材結(jié)構(gòu)的攪拌摩擦焊對搭接焊縫抵抗疲勞裂紋擴(kuò)展的能力十分困難。

目前，國內(nèi)外學(xué)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?xì)堄鄳?yīng)力，另一方面不得不對焊縫厚度方向進(jìn)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(jié)論很難指導(dǎo)實際工程應(yīng)用，所以這樣的試驗結(jié)果失去了工程意義。

發(fā)明內(nèi)容

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

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下：

高速動車組車體攪拌摩擦焊型材結(jié)構(gòu)疲勞試驗方法，其包括如下步驟：

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

步驟二、依據(jù)步驟一所述待測型材結(jié)構(gòu)樣件的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)樣件的寬度，上部L形連接板的上部水平段設(shè)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(shè)有多個等間距的下部螺孔，長條形連接板上設(shè)有多個與上部螺孔一一對應(yīng)的通孔；

步驟三、將步驟一所述的待測型材結(jié)構(gòu)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(cè)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(cè)螺栓孔后將上部L形連接板、長條形連接板、加載側(cè)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(cè)型腔下平板上的緊固側(cè)螺栓孔、緊固側(cè)型腔上平板上的緊固側(cè)螺栓孔后將下部L形連接板與緊固側(cè)型腔鎖緊固連；

步驟四、將步驟三組裝后的待測型材結(jié)構(gòu)樣件與試驗輔助裝置置于疲勞試驗機(jī)上，使上部L形連接板的上部豎直段與疲勞試驗機(jī)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(jī)的下部夾具固連，然后啟動疲勞試驗機(jī)，對上部L形連接板施加循環(huán)載荷，循環(huán)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(jié)構(gòu)樣件的焊縫疲勞強(qiáng)度，進(jìn)而完成高速動車組車體攪拌摩擦焊型材結(jié)構(gòu)的疲勞試驗。