BS7608标准在地铁车辆车体焊缝疲劳设计中的应用

2016-11-29刘立玺李英奎刘洪涛

企业技术开发·下旬刊 2016年10期

刘立玺+李英奎+刘洪涛

摘要：地铁车辆车体弧焊焊缝的设计在整个车体的设计环节中至关重要，目前国内对耐候钢和不锈钢车体疲劳问题的研究尚处于起步阶段，其设计中使用的标准也没有形成较为健全的体系。近两年来，借鉴国外车辆研发经验，国内地铁设计厂商逐渐基于BS7608标准对车体弧焊缝进行设计，文章将对其具体的方法进行阐述，相关结论可为进一步研究车体疲劳问题的同行提供参考。

关键词：地铁车辆；弧焊焊接；焊缝疲劳；评估方法

中图分类号：U270.2 TH123 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）30-0003-02

1 概述

地铁车辆车体弧焊焊缝设计在整个车体的设计环节中至关重要，目前国内对耐候钢和不锈钢车体疲劳问题的研究尚处于起步阶段，其设计中使用的标准也没有形成较为健全的体系。尽两年来，借鉴国外车辆研发经验，国内地铁设计厂商逐渐基于BS7608标准对车体弧焊缝进行设计，本文将对其具体的方法进行阐述，相关结论可为进一步研究车体疲劳问题的同行提供参考。

2 车体弧焊接头型式

2.1 国内外不锈钢车体弧焊典型接头型式

为对焊缝进行疲劳机理和评估研究，国内外大部分车体所采用的弧焊接头类型，见表1。其位置主要集中在端底架部位，其焊接母材主要是高强度碳钢板。

2.2 常用焊接头载荷方向及疲劳裂纹

对于车体焊缝的典型位置，其焊缝的疲劳裂纹位置及方向，见表2[1]。在设计过程中，如出现表中裂纹区域属于高载荷循环应力，则应进行改进设计，避免焊接接头的出现或更改焊接接头型式。对于不同的焊接接头，其所承受的疲劳极限是不同的，下面章节给出了具体的评估办法。

2.3 英国（BS7608标准）疲劳评估方法

对弧焊焊接接头进行疲劳评估，关键在于选择S-N曲线，根据接头几何形状和载荷属性，不同的焊接接头对应的S-N曲线有相当大的差异[2]。评估中应用的损伤及损伤比计算方法如下，均值S-N曲线，如图1所示。

其中，n，评估应力幅Sr的次数；S0，评估点位置S-N曲线拐点值；m，S-N曲线斜率。

以下举例了两种焊接接头对应的S-N曲线等级，见表3。

4 结语

文章分析了车体典型的弧焊焊缝形式，并对应的给出了BS7608标准中焊缝的S-N曲线的接头型式，对于接头型式相同或受力方向相同的焊缝可参照然BS7608标准进行评估或局部优化结构，评估计算的数值可以基于BS7608中数值曲线进行判定，对于关键位置，则应该进行相应的疲劳试验，使用试验结果进行评估。

参考文献：