CN109839319A - 一种利用常规疲劳拉伸试验检测复杂结构铝合金型材对搭接焊缝疲劳性能的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用常规疲劳拉伸试验检测复杂结构铝合金型材对搭接焊缝疲劳性能的方法，它涉及一种复杂结构铝合金型材对搭接焊缝疲劳性能的检测方法。本发明的目的是要解决现有无法实现在保留原始结构的前提下利用常规疲劳拉伸试验检测复杂结构铝合金型材对搭接焊缝疲劳性能的问题。检测方法：一、加工待测高铁车体地板；二、加工夹具：制备两个T型夹具和四个三棱柱定位楔；三、组装，再固定在疲劳试验机上，利用常规疲劳拉伸试验检测焊缝疲劳性能。有益效果：实现在普通拉伸疲劳试验机上进行悬臂梁试验检测高铁车体地板的焊缝疲劳性能；保留了焊缝成型时的原始状态。本发明主要用于利用常规疲劳拉伸试验检测复杂结构铝合金型材对搭接焊缝疲劳性能。

Description

一种利用常规疲劳拉伸试验检测复杂结构铝合金型材对搭接 焊缝疲劳性能的方法

技术领域

本发明涉及一种复杂结构铝合金型材对搭接焊缝疲劳性能的检测方法。

背景技术

随着焊接技术在高铁制造领域的广泛应用，焊缝的安全可靠性能越来越受到许多技术与设计相关工作人员的关注。高铁车体地板在高铁运行过程中承受载荷情况比较复杂，并且其本身的结构也同样比较复杂，因此，很难直接在尽可能保留原始结构的前提下对型材焊缝的疲劳性能进行检验，若将型材接头切割成小试样进行试验时，则很难保证则很难保证小试样焊缝与原始的结构形式下的焊缝承受相同的应力梯度，且残余应力会随着切割被释放，使试验结果失去意义，现有无法实现在保留原始结构的前提下利用常规疲劳拉伸试验检测复杂结构铝合金型材对搭接焊缝疲劳性能的问题。

发明内容

本发明的目的是要解决现有无法实现在保留原始结构的前提下利用常规疲劳拉伸试验检测复杂结构铝合金型材对搭接焊缝疲劳性能的问题，提供了一种利用常规疲劳拉伸试验检测复杂结构铝合金型材对搭接焊缝疲劳性能的方法。

一种利用常规疲劳拉伸试验检测复杂结构铝合金型材对搭接焊缝疲劳性能的方法，其特征在于它按以下步骤完成：

一、加工待测高铁车体地板：高铁车体地板为复杂结构铝合金挤压型材，复杂结构铝合金挤压型材在结构上分为两个平板、若干主支撑筋、若干辅助支撑筋和若干加强筋；若干主支撑筋、若干辅助支撑筋和若干加强筋设置在两个平板之间，若干主支撑筋和辅助支撑筋相邻设置在两个平板的焊缝位置处，若干加强筋倾斜地设置在两个平板之间，除焊缝位置外，相邻两个加强筋相接于平板上，切取两块带有焊缝的高铁车体地板，将两块高铁车体地板加工成相同结构，且保证每块高铁车体地板有且只有一个主支撑筋，切断每块高铁车体地板上的辅助支撑筋，保留主支撑筋，然后以焊缝面接触形式对称地贴合在一起，并在主支撑筋的两侧开螺孔，用螺栓和螺母夹紧连接，得到待检测焊缝疲劳性能的高铁车体地板；

二、加工夹具：制备两个T型夹具，T型夹具由平面端和夹持端组成；制备四个三棱柱定位楔，并在三棱柱定位楔上开螺纹孔；

三、组装：①、在待检测焊缝疲劳性能的高铁车体地板的一个高铁车体地板焊缝处相邻两个加强筋交接处外侧安装两个三棱柱定位楔，使三棱柱定位楔的一个侧面与高铁车体地板的平板面接触，另一个侧面与高铁车体地板的加强筋面接触，在高铁车体地板的平板上对应三棱柱定位楔的螺纹孔位置处加工相应的螺孔，将T型夹具的平面端置于高铁车体地板的平板的外侧，在T型夹具的平面端上对应三棱柱定位楔的螺纹孔位置处加工相应的螺孔，并保证T型夹具的平面端上的螺孔沿夹持端对称设置，将夹紧螺钉依次穿过T型夹具的平面端上的螺孔和高铁车体地板的平板上的螺孔穿入三棱柱定位楔的螺纹孔内；②、重复步骤三①操作，将一个T型夹具，两个三棱柱定位楔安装待测高铁车体地板在另一个高铁车体地板上，保证两个T型夹具对称设置，得到组装后的待测高铁车体地板，将组装后的待测高铁车体地板的两个T型夹具固定在疲劳试验机的装夹头上，利用常规疲劳拉伸试验检测焊缝疲劳性能。

本发明原理及有益效果：一、本发明先将两个高铁车体地板加工成相同结构，然后以焊缝面接触形式对称地贴合在一起，用夹紧螺栓螺母连接，组成待检测焊缝疲劳性能的高铁车体地板；再利用三棱柱定位楔在待检测焊缝疲劳性能的高铁车体地板上对称安装T型夹具，最后固定在疲劳试验机上，在普通拉伸疲劳试验机上进行悬臂梁试验检测高铁车体地板的焊缝疲劳性能；对称结构的设置保证待检测焊缝疲劳性能的高铁车体地板上的两条焊缝受力一致，降低检测误差；二、本发明悬臂梁试验在普通拉伸疲劳试验机上完成，并且在对焊缝进行测试时，不需要将焊缝从结构中切除出来，最大程度地保留了焊缝成型时的原始状态，试验的结果更加贴合实际的服役过程；三、本发明采用简单的T型夹具和三棱柱定位楔即实现在普通拉伸疲劳试验机上采用悬臂梁试验检测高铁车体地板的焊缝疲劳性能，操作简单，且大大降低检测成本，便于推广和应用。四、本发明适用于复杂结构在普通拉伸疲劳试验机上采用悬臂梁试验对焊缝疲劳性能进行测试。

附图说明

图1是T型夹具结构示意图；

图2是三棱柱定位楔结构示意图；

图3是高铁车体地板结构示意图，图中④表示平板，⑤表示加强筋，⑥表示主支撑筋，⑦表示辅助支撑筋；

图4是实施例1夹具实物照片，图中①表示T型夹具，②表示三棱柱定位楔，③表示螺栓和螺母；

图5是实施例1步骤三中组装后待测高铁车体地板实物照片，图中①表示T型夹具，②表示三棱柱定位楔，③表示螺栓和螺母，④表示平板，⑤表示加强筋，⑥表示主支撑筋；

图6是实施例1步骤三③高铁车体地板常规疲劳拉伸试验后焊缝处的实物照片。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种利用常规疲劳拉伸试验检测复杂结构铝合金型材对搭接焊缝疲劳性能的方法，具体按以下步骤完成：

一、加工待测高铁车体地板：高铁车体地板为复杂结构铝合金挤压型材，复杂结构铝合金挤压型材在结构上分为两个平板、若干主支撑筋、若干辅助支撑筋和若干加强筋；若干主支撑筋、若干辅助支撑筋和若干加强筋设置在两个平板之间，若干主支撑筋和辅助支撑筋相邻设置在两个平板的焊缝位置处，若干加强筋倾斜地设置在两个平板之间，除焊缝位置外，相邻两个加强筋相接于平板上，切取两块带有焊缝的高铁车体地板，将两块高铁车体地板加工成相同结构，且保证每块高铁车体地板有且只有一个主支撑筋，切断每块高铁车体地板上的辅助支撑筋，保留主支撑筋，然后以焊缝面接触形式对称地贴合在一起，并在主支撑筋的两侧开螺孔，用螺栓和螺母夹紧连接，得到待检测焊缝疲劳性能的高铁车体地板；

二、加工夹具：制备两个T型夹具，T型夹具由平面端和夹持端组成；制备四个三棱柱定位楔，并在三棱柱定位楔上开螺纹孔；

三、组装：①、在待检测焊缝疲劳性能的高铁车体地板的一个高铁车体地板焊缝处相邻两个加强筋交接处外侧安装两个三棱柱定位楔，使三棱柱定位楔的一个侧面与高铁车体地板的平板面接触，另一个侧面与高铁车体地板的加强筋面接触，在高铁车体地板的平板上对应三棱柱定位楔的螺纹孔位置处加工相应的螺孔，将T型夹具的平面端置于高铁车体地板的平板的外侧，在T型夹具的平面端上对应三棱柱定位楔的螺纹孔位置处加工相应的螺孔，并保证T型夹具的平面端上的螺孔沿夹持端对称设置，将夹紧螺钉依次穿过T型夹具的平面端上的螺孔和高铁车体地板的平板上的螺孔穿入三棱柱定位楔的螺纹孔内；②、重复步骤三①操作，将一个T型夹具，两个三棱柱定位楔安装待测高铁车体地板在另一个高铁车体地板上，保证两个T型夹具对称设置，得到组装后的待测高铁车体地板，将组装后的待测高铁车体地板的两个T型夹具固定在疲劳试验机的装夹头上，利用常规疲劳拉伸试验检测焊缝疲劳性能。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤二中所述三棱柱定位楔上开5个螺纹孔，5个螺纹孔的圆心在一条直线上，且该直线与三棱柱定位楔的棱边平行。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤二中所述三棱柱定位楔上螺纹孔的孔径为8mm，相邻两个螺纹孔的圆心距离为20mm。其他与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤一中在待检测焊缝疲劳性能的高铁车体地板焊缝一侧的端部、两个高铁车体地板的接触面上开设一排螺孔，并用螺栓和螺母夹紧连接。其他与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤三中所述常规疲劳拉伸试验检测焊缝疲劳性能过车如下：

①、按照常规方法设置相应的试验参数，平均力、力的幅值和频率；

②、启动疲劳试验机器，在试验进入稳定状态时，按照常规方法修改位移上下极限；

③、等待实验结束，获取相应的疲劳寿命，并观察焊缝处的失效情况。

其他与具体实施方式一至四相同。

本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。

采用下述试验验证本发明效果

实施例1：一种利用常规疲劳拉伸试验检测复杂结构铝合金型材对搭接焊缝疲劳性能的方法，具体按以下步骤完成：

一、加工待测高铁车体地板：高铁车体地板为复杂结构铝合金挤压型材，复杂结构铝合金挤压型材在结构上分为两个平板、若干主支撑筋、若干辅助支撑筋和若干加强筋；若干主支撑筋、若干辅助支撑筋和若干加强筋设置在两个平板之间，若干主支撑筋和辅助支撑筋相邻设置在两个平板的焊缝位置处，若干加强筋倾斜地设置在两个平板之间，除焊缝位置外，相邻两个加强筋相接于平板上，切取两块带有焊缝的高铁车体地板，将两块高铁车体地板加工成相同结构，且保证每块高铁车体地板有且只有一个主支撑筋，切断每块高铁车体地板上的辅助支撑筋，保留主支撑筋，然后以焊缝面接触形式对称地贴合在一起，并在主支撑筋的两侧开螺孔，用螺栓和螺母夹紧连接，得到待检测焊缝疲劳性能的高铁车体地板；待检测焊缝疲劳性能的高铁车体地板中单块高铁车体地板的尺寸为400mm×100mm×70mm；

二、加工夹具：制备两个T型夹具，T型夹具由平面端和夹持端组成；制备四个三棱柱定位楔，并在三棱柱定位楔上开螺纹孔；

三、组装：①、在待检测焊缝疲劳性能的高铁车体地板的一个高铁车体地板焊缝处相邻两个加强筋交接处外侧安装两个三棱柱定位楔，使三棱柱定位楔的一个侧面与高铁车体地板的平板面接触，另一个侧面与高铁车体地板的加强筋面接触，在高铁车体地板的平板上对应三棱柱定位楔的螺纹孔位置处加工相应的螺孔，将T型夹具的平面端置于高铁车体地板的平板的外侧，在T型夹具的平面端上对应三棱柱定位楔的螺纹孔位置处加工相应的螺孔，并保证T型夹具的平面端上的螺孔沿夹持端对称设置，将夹紧螺钉依次穿过T型夹具的平面端上的螺孔和高铁车体地板的平板上的螺孔穿入三棱柱定位楔的螺纹孔内；②、重复步骤三①操作，将一个T型夹具，两个三棱柱定位楔安装待测高铁车体地板在另一个高铁车体地板上，保证两个T型夹具对称设置，得到组装后的待测高铁车体地板，将组装后的待测高铁车体地板的两个T型夹具固定在疲劳试验机的装夹头上，利用常规疲劳拉伸试验检测焊缝疲劳性能。

步骤二中所述三棱柱定位楔上开5个螺纹孔，5个螺纹孔的圆心在一条直线上，且该直线与三角定位楔的棱边平行。

步骤二中所述三棱柱定位楔上螺孔的孔径为8mm，相邻两个螺孔的圆心距离为20mm。

步骤一中在待检测焊缝疲劳性能的高铁车体地板焊缝一侧的端部、两个高铁车体地板的接触面上开设一排螺孔，并用螺栓和螺母夹紧连接。

步骤三中所述常规疲劳拉伸试验检测焊缝疲劳性能过车如下：

①、按照常规方法设置相应的试验参数，平均力为1.65kN，力的幅值为1.35kN，频率为1Hz；

②、启动疲劳试验机器，在试验进入稳定状态时(循环1000次)，按照常规方法修改位移上下极限；

③、等待实验结束，获取相应的疲劳寿命，并观察焊缝处的失效情况。

试验结束后所得到待检测焊缝疲劳性能的高铁车体地板的疲劳寿命为123988次循环。

图4是实施例1夹具实物照片，图中①表示T型夹具，②表示三棱柱定位楔，③表示螺栓和螺母。

图5是实施例1步骤三中组装后待测高铁车体地板实物照片，图中①表示T型夹具，②表示三棱柱定位楔，③表示螺栓和螺母，④表示平板，⑤表示加强筋，⑥表示主支撑筋。

图6是实施例1步骤三③高铁车体地板常规疲劳拉伸试验后焊缝处的实物照片，通过图5可知高铁车体地板的焊缝处失效。

Claims (5)

1.一种利用常规疲劳拉伸试验检测复杂结构铝合金型材对搭接焊缝疲劳性能的方法，其特征在于它按以下步骤完成：

一、加工待测高铁车体地板：高铁车体地板为复杂结构铝合金挤压型材，复杂结构铝合金挤压型材在结构上分为两个平板、若干主支撑筋、若干辅助支撑筋和若干加强筋；若干主支撑筋、若干辅助支撑筋和若干加强筋设置在两个平板之间，若干主支撑筋和辅助支撑筋相邻设置在两个平板的焊缝位置处，若干加强筋倾斜地设置在两个平板之间，除焊缝位置外，相邻两个加强筋相接于平板上，切取两块带有焊缝的高铁车体地板，将两块高铁车体地板加工成相同结构，且保证每块高铁车体地板有且只有一个主支撑筋，切断每块高铁车体地板上的辅助支撑筋，保留主支撑筋，然后以焊缝面接触形式对称地贴合在一起，并在主支撑筋的两侧开螺孔，用螺栓和螺母夹紧连接，得到待检测焊缝疲劳性能的高铁车体地板；

二、加工夹具：制备两个T型夹具，T型夹具由平面端和夹持端组成；制备四个三棱柱定位楔，并在三棱柱定位楔上开螺纹孔；

三、组装：①、在待检测焊缝疲劳性能的高铁车体地板的一个高铁车体地板焊缝处相邻两个加强筋交接处外侧安装两个三棱柱定位楔，使三棱柱定位楔的一个侧面与高铁车体地板的平板面接触，另一个侧面与高铁车体地板的加强筋面接触，在高铁车体地板的平板上对应三棱柱定位楔的螺纹孔位置处加工相应的螺孔，将T型夹具的平面端置于高铁车体地板的平板的外侧，在T型夹具的平面端上对应三棱柱定位楔的螺纹孔位置处加工相应的螺孔，并保证T型夹具的平面端上的螺孔沿夹持端对称设置，将夹紧螺钉依次穿过T型夹具的平面端上的螺孔和高铁车体地板的平板上的螺孔穿入三棱柱定位楔的螺纹孔内；②、重复步骤三①操作，将一个T型夹具，两个三棱柱定位楔安装待测高铁车体地板在另一个高铁车体地板上，保证两个T型夹具对称设置，得到组装后的待测高铁车体地板，将组装后的待测高铁车体地板的两个T型夹具固定在疲劳试验机的装夹头上，利用常规疲劳拉伸试验检测焊缝疲劳性能。

2.根据权利要求1所述的一种利用常规疲劳拉伸试验检测复杂结构铝合金型材对搭接焊缝疲劳性能的方法，其特征在于步骤二中所述三棱柱定位楔上开5个螺纹孔，5个螺纹孔的圆心在一条直线上，且该直线与三棱柱定位楔的棱边平行。

3.根据权利要求2所述的一种利用常规疲劳拉伸试验检测复杂结构铝合金型材对搭接焊缝疲劳性能的方法，其特征在于步骤二中所述三棱柱定位楔上螺纹孔的孔径为8mm，相邻两个螺纹孔的圆心距离为20mm。

4.根据权利要求1所述的一种利用常规疲劳拉伸试验检测复杂结构铝合金型材对搭接焊缝疲劳性能的方法，其特征在于步骤一中在待检测焊缝疲劳性能的高铁车体地板焊缝一侧的端部、两个高铁车体地板的接触面上开设一排螺孔，并用螺栓和螺母夹紧连接。

5.根据权利要求1所述的一种利用常规疲劳拉伸试验检测复杂结构铝合金型材对搭接焊缝疲劳性能的方法，其特征在于步骤三中所述常规疲劳拉伸试验检测焊缝疲劳性能过程如下：

①、按照常规方法设置相应的试验参数，平均力、力的幅值和频率；

②、启动疲劳试验机器，在试验进入稳定状态时，按照常规方法修改位移上下极限；

③、等待实验结束，获取相应的疲劳寿命，并观察焊缝处的失效情况。