大载重过渡平车底架焊缝应力分析

路奇　张秋敏

摘要：本文以中车唐山机车车辆有限公司（以下简称唐山公司）设计制造的大载重过渡平车为研究对象，通过对底架焊缝接头（热影响区）的应力分析，结合车体静强度试验，阐明了搭接焊缝不同区域下的应力影响。

关键词：大载重过渡平车 焊接结构 车体静强度试验 接头应力

1 大载重过渡平车介绍

大载重过渡平车由活动侧墙、活动端墙、和底架组成。底架主要由中梁组成、枕梁组成、侧梁、主横梁、地板等构成。底架侧梁为材质为Q235-A，枕梁腹板采用Q235-A钢板，下盖板以及支撑转向架的垫座采用Q345E钢板，枕外横梁材质均为09 CuPCrNi-A，且都是折弯成槽钢形式。大载重过渡平车中梁组成与大横梁为a6的搭接角焊缝。

2 焊缝接头对工作应力的影响

焊缝接头总是存在着几何形状、尺寸的变化，有时还会存在某种焊接缺陷，造成接头几何形状、尺寸的突变或不连续，从而在接头承受外力作用时，导致接头中力流线的偏转及分布不均匀。在接头的局部区域（σmax） 高于平均应力值（σm）。应力集中程度的大小，常以应力集中系数KT=σmax/σm表示。也就是说，应力集中系数KT值越大，则应力集中程度也越大，亦即应力分布越不均匀。焊缝接头中实际工作应力的分布是不均匀的。局部高应力区（应力集中区）可能使焊缝接头的安全性受到损害。

3 大载重过渡平车车体静强度试验数据分析

大载重平车按照TB/T 1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》的有关要求进行了车体静强度试验。

试验期间在中梁区域新增加16个应力测点，新增应力测点均在枕内中梁组成搭接焊缝（或热影响区）敏感区域内，且各测点在车体左右距离对称侧，如图1所示

新增应力测点距离焊缝（或热影响区）10mm至145mm不等，如表1所示（试验数据节选）。

表中所示测点均在枕内中梁组成搭接焊缝（或热影响区）敏感区域内，每组测点不仅在车体左右对称，在车体前后亦为对称结构。测试点C01、C01为左右對称结构（以下类同），从表中数据可以看出结构相同的应力测点距焊缝（或热影响区）越近，其测试值越大（反之越小）。如C02距焊缝的距离大于C02距焊缝的距离，C02其拉伸、压缩测试值均小于C02的测试值。

在整车结构中C01、C01与C08、C08两组互为对称结构，C01、C01整体距焊缝的距离小于C08、C08的距焊缝的距离，C01、C02其拉伸、压缩测试值均大于C08、C08的测试值。

4 结束语

通过对大载重过渡平车底架焊缝接头区域的应力分析，可以看出测点应力受搭接焊缝应力集中影响较大，离焊缝接头处（或热影响区）越近，其应力越大，应力集中越明显。因此在车体设计阶段尽量避免车体载荷敏感区域出现较多的搭接焊缝。

参考文献：

1. 焊接手册（第3版）焊接结构.机械工业出版社

2.白彦超.CRH3动车组铝合金车体强度设计技术研究.铁道机车车辆，2013（4）：16-20

3.郭斌.无中梁米轨动车组底架钢结构设计与强度分析.铁道机车车辆，2013（10）：39-43