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。純鋁為其內膽材料，與濃硝酸反應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，保證罐體的結構強度。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上，對此層合板進行疲勞性能分析并結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，得到關鍵點的

3、載荷應力傳遞系數(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鍵點的疲勞壽命，驗證罐體的疲勞強度。
　　根據(jù)上述技術路線，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力分布，編制出70t濃硝酸罐車的載荷譜，綜合上述所有結果，最終計算出罐體18個關鍵點的疲勞壽命，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