鋁-鋁—鎂合金鐵路罐車疲勞性能研究.pdf

1、鐵路罐車是濃硝酸運輸?shù)闹饕O(shè)備，為了滿足日益增長的濃硝酸運輸需求，西安車輛廠在載重60t鐵路罐車基礎(chǔ)上研發(fā)70t濃硝酸罐車?？紤]到罐體承載和防腐蝕兩方面的因素，選定鋁/鋁-鎂合金層合板作為罐體材料。純鋁為其內(nèi)膽材料，與濃硝酸反應(yīng)生成致密氧化膜以保護鋁-鎂合金免受腐蝕，強度較高的鋁-鎂合金為承載材料，保證罐體的結(jié)構(gòu)強度。但是，此層合板對接焊縫的填料只能采用鋁-鎂合金，這樣又會使層合板對接焊縫處純鋁一側(cè)的鋁-鎂合金填料暴露在濃硝酸中，導致焊

2、縫腐蝕，因此在層合板對接焊縫處搭接純鋁蓋板予以保護。
　　本文在上述工作的基礎(chǔ)上，對此層合板進行疲勞性能分析并結(jié)合我國鐵路通用線路載荷譜對罐車的疲勞壽命進行估算，驗證罐體疲勞可靠性。首先，對層合板母材、搭接接頭以及對接接頭三類試樣進行疲勞試驗，得到三類試樣的S-N曲線;其次，對層合板母材試樣進行有限元彈塑性分析，并用拉伸試驗結(jié)果驗證仿真的正確性，得到層合板基本力學性能數(shù)據(jù);然后在不同工況下，對濃硝酸罐車進行有限元計算，得到關(guān)鍵點的

3、載荷應(yīng)力傳遞系數(shù);最后，基于我國鐵路通用線路載荷譜，利用Miner線性累積損傷法則估算出關(guān)鍵點的疲勞壽命，驗證罐體的疲勞強度。
　　根據(jù)上述技術(shù)路線，本文繪制了鋁/鋁-鎂合金層合板母材、層合板搭接試樣及對接試樣的S-N曲線，有限元計算得到了罐車罐體不同工況下的應(yīng)力分布，編制出70t濃硝酸罐車的載荷譜，綜合上述所有結(jié)果，最終計算出罐體18個關(guān)鍵點的疲勞壽命，其中，罐體母材危險點最低壽命為252萬公里，焊縫危險點最低壽命為1.33×1