ANSYS高速列车转向架振动时效工艺过程的有限元仿真(2)
4.2.2 实验步骤 31
4.3 实验结果 33
4.4本章小结 34
结论 35
致谢 37
参考文献 38
1 绪论
1.1 残余应力的研究概况
残余应力是将产生应力的各种外部因素消除后，物体内部依然存在并保持自身的平衡的内应力[1]。不均匀塑性变形、热作用和化学变化是产生残余应力的主要有三种常见的形式。有关残余应力的分类是仍然是按照马赫老赫（E.Macherauch）在1973年提出的[2]方式，目前按其平衡范围可分为三类：
（1）宏观残余应力。存在在工件材料的较大的范围内，并且可以保持应力的平衡的内应力，当此应力得到释放或整体的平衡状态被打破，材料的宏观体积或形状将改变，通常通过物理和机械方法可以对这种残余应力进行测量。此类的残余应力产生的比较普遍，比如零件的热处理、工件的焊接、塑性变形等等。
（2）微观残余应力。在物体的数个晶体内保持平衡的应力，其产生的原因是弹性变形是晶格会发生弹性的扭转、弯曲、拉伸等，变形后常会引起此类残余应力，或者是因为温度发生变化。如果将这类残余应力的平衡状态打破，会引起宏观尺寸上的一些改变。
（3）晶内亚结构应力。在大数目的的原子尺寸范围内保持平衡的一种应力，它的晶格的畸变情况和位错组态有着十分密切的关系，此类的残余应力平衡状态遭到破坏，但构件的宏观尺寸范围上不会发生变化。
残余应力的测量方法通常可以分为机械和物理两种方法。人们常机械法应力为释放法，先用机械方法对试件进行破坏，然后进行测量，主要包括切条法、盲孔法、冲击压痕法、逐层铣削法。物理法属于非破坏性测量，包括X射线法、电磁测量法、超声波测量法等[3]。
通常所说的残余应力的消除，就是应用各种各样不同的方式，不管是机械法还是物理法，可以达到降低或者消除工件中的残余应力即可。一般消除或者均化残余应力的方法有三种[4]：自然时效法、热时效法、振动时效法。
1.2 振动时效的发展状况
1.2.1 振动时效的国内研究现状
1.2.2 振动时效的国外研究现状
1.3 转向架的焊接残余应力研究状况
焊接是一种给工件局部加热或加压手段，有时添加填充材料，有时候不添加填充材料，将几种不同的构件连接在一起的加工工艺[14]。焊接过程的一些特点可以归纳为这么几种情况，对局部的进行瞬间的加热、焊接时热源是按一定的方式移动的、加热速度和冷却速度非常的快。由于焊接的过程中，焊接区域或者焊缝处的温度会发生急剧升高，导致局部材料发生融化，又因为急速的冷却从而产生很大的残余应力，即为焊接残余应力。在没有外力作用的的情况下，焊接残余应力是一种自我平衡的应力场。通常对于比较厚的构件在厚度方向的应力残余应力的数值会较高。同时，如果焊接时构件加固的比较紧的话，焊接后产生的残余应力较高，若焊接时对工件没有进行约束或者固紧的话，产生的焊接残余应力会相当小。
我国的高速列车发展速度越来越快，对于列车而言，转向架是轨道车辆非常重要部件，它对车辆的平稳性和安全性起着至关重要的的作用。转向架的横梁和测量大多数构件主要焊接靠链接在一起，焊接工艺必然会产生残余应力，又由于转向架承受着机体的大部分载荷，致使转向架容易产生疲劳强度失效，其安全性和稳定性也会大大折扣。目前，我国在转向架的结构疲劳破坏方面的研究还不是很完善，研究资料比较少，对于转向架的焊接残余应力的消除以及振动时效处理工艺和国外的先进技术水平存在着一定的差距。
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