中文名 | 高速列車焊接構(gòu)架抗疲勞斷裂可視化設(shè)計軟件研發(fā) | 項目類別 | 面上項目 |
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項目負(fù)責(zé)人 | 吳圣川 | 依托單位 | 西南交通大學(xué) |
本項目針對重大裝備服役的概率疲勞斷裂這一突出問題,以準(zhǔn)確、高效預(yù)測缺陷演化仿真計算的關(guān)鍵節(jié)點,開展了以下工作:闡明當(dāng)前高速轉(zhuǎn)向架構(gòu)架基于名義應(yīng)力的無限壽命設(shè)計方法的不足,提出把傳統(tǒng)設(shè)計方法與基于斷裂力學(xué)的損傷容限設(shè)計方法結(jié)合起來的兩級服役行為評估技術(shù),為此開發(fā)了高效高精度裂紋尖端斷裂力學(xué)計算算法VP-XFEM和裂紋擴展速率模型iLAPS,集成構(gòu)架用材料的基本力學(xué)、疲勞和斷裂力學(xué)性能參數(shù),統(tǒng)計焊接中可能的致命缺陷并開發(fā)專用接頭細(xì)節(jié)菜單及兼容于ABAQUS軟件等商業(yè)平臺的通用數(shù)據(jù)接口,突破既有軟件ALOF框架和設(shè)計技術(shù),研制出高鐵領(lǐng)域第一款損傷容限設(shè)計軟件SinCrack。截至2019年底,發(fā)表正式期刊論文43篇(其中SCI檢索24篇,單篇最高Google Scholar引用50次,并入選Eng Fract Mech近5年高被引論文)、會議論文15篇、會議報告33場次,國家專利授權(quán)10件、軟件著作權(quán)3件,專著3部,部分成果獲得2019年四川省科技進步二等獎(第一完成人),并直接應(yīng)用于中國高速列車運維中。項目負(fù)責(zé)人入選第十二批四川省學(xué)術(shù)與技術(shù)帶頭人后備人選,唐立新優(yōu)秀學(xué)者獎等榮譽稱號,在國內(nèi)外會議做特邀報告6次,受聘擔(dān)任國際頂尖SCI期刊Int J Fatigue和Comput Sci Eng客座主編及《失效分析與預(yù)防》編委,受留學(xué)基金委全額資助赴英國曼徹斯特大學(xué)做高級訪問學(xué)者半年。培養(yǎng)博士研究生4人、碩士研究生7人,在國內(nèi)外鐵路結(jié)構(gòu)強度疲勞可靠性領(lǐng)域具有廣泛影響力。在項目開展中,根據(jù)材料與結(jié)構(gòu)的缺陷檢測評定發(fā)展趨勢,準(zhǔn)確把握國際材料與力學(xué)研究前沿,開展實驗力學(xué)理論研究,結(jié)合高速鐵路技術(shù)、新材料技術(shù)和重大裝備制造技術(shù)等國家重大需求開展工程應(yīng)用研究,提出并在國內(nèi)率先實踐“基于同步輻射X射線成像的三維缺陷原位演化表征”這一全新研究方向,有助于為解決國家重大裝備與工程中的關(guān)鍵力學(xué)問題提供新的思路和方法。
重大裝備服役的突出問題是疲勞斷裂,能否可靠預(yù)測和追溯焊接缺陷的損傷演變是關(guān)鍵節(jié)點。當(dāng)前轉(zhuǎn)向架構(gòu)架設(shè)計采用名義應(yīng)力法,未考慮焊接缺陷致應(yīng)力集中的放大性作用,是制約動車組安全服役及輕量化的根源。本項目引入斷裂力學(xué)理論,在最新AAR、UIC、IIW、JIS和鐵標(biāo)下,改進網(wǎng)格分層加密算法、超松弛迭代預(yù)處理共軛梯度及考慮裂紋閉合和應(yīng)力比的壽命模型,引入自主軟件ALOF成熟框架和面向?qū)ο?構(gòu)件的設(shè)計技術(shù)(VC 、UML、XML、MFC、VTK、OCC等),重點通過加強形函數(shù)開發(fā)高精度的單純形網(wǎng)格D-XFEM開裂算法,探索矩陣迭代的最優(yōu)預(yù)條件子實現(xiàn)百萬級自由度求解規(guī)模,最終形成一套三維可視化抗疲勞斷裂設(shè)計及仿真系統(tǒng),確保能在典型制造缺陷和工況、焊縫細(xì)節(jié)及材料類型下高效準(zhǔn)確評估焊接結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂行為及剩余壽命,為我國高速列車焊接構(gòu)架及其他大型工程結(jié)構(gòu)的抗疲勞斷裂設(shè)計和安全運行提供重要理論支撐和科學(xué)依據(jù)。
方法/步驟1.高效的作圖工具傳統(tǒng)的架構(gòu)圖維護難、變更難、查找難,更嚴(yán)重的是與實時運行數(shù)據(jù)嚴(yán)重脫節(jié)。DMV提供在線編輯器,含有整套繪圖工具箱、豐富的IT組件圖標(biāo)集。用戶可以根據(jù)圖標(biāo)、配置數(shù)據(jù)、標(biāo)簽數(shù)據(jù)等...
鎂合金車架斷裂用鋁氬弧焊機焊接,配合WEWELDING 33M鎂合金焊絲焊接。焊接機器:交流鋁氬弧焊機,WSME315的鋁氬弧焊機。焊接材料:WEWELDING 33M鎂合金焊絲。焊接工藝:高純氬保護...
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頁數(shù): 74頁
評分: 4.8
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頁數(shù): 5頁
評分: 4.6
采用富氬基CO2焊工藝對高速列車轉(zhuǎn)向架用S355J2G3鋼板進行焊接,分析了焊絲中C,Mn,Si和Nb元素在焊接過程中的燒損及過渡規(guī)律,并研究了焊絲中C,Mn,Si和Nb元素含量變化對焊接接頭力學(xué)性能的影響.結(jié)果表明,在富氬基CO2保護焊工藝中,Mn,Si元素會產(chǎn)生燒損,合理提高焊絲中Mn,Si元素含量,才能獲得與母材相匹配的焊接接頭性能,C元素的燒損規(guī)律與焊絲中各元素的原始含量有關(guān).隨著焊絲中C,Si,Mn元素含量的增加,焊縫金屬的強度增加,斷后伸長率降低.Nb元素的加入會顯著提高焊縫金屬的強度,但同時會惡化其塑性和韌性,因此應(yīng)嚴(yán)格控制焊絲中的Nb元素含量.
焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂,焊接結(jié)構(gòu)因材料低溫、脆化和存在焊接缺陷或殘余應(yīng)力等因素引起的突發(fā)性斷裂。
第1章 高速列車發(fā)展中的焊接技術(shù)
1.1高速列車
1.2各國高速列車的發(fā)展
1.3高速列車輕量化的結(jié)構(gòu)材料選擇
1.4高速列車輕量化的焊接結(jié)構(gòu)的特點
1.5高速列車輕量化的焊接方法及其發(fā)展
1.6高速列車鋁合金其他焊接新方法
1.7高速列車鋁合金焊接性能
1.8結(jié)束語
參考文獻(xiàn)
第2章 高速列車鋁合金結(jié)構(gòu)材料及焊接材料
2.1鋁合金結(jié)構(gòu)材料
2.2常用的幾種鋁合金焊接材料
2.3幾種鋁合金各種匹配方案的焊接接頭的力學(xué)性能
2.4關(guān)于提高焊接材料性能的探討