摘要
近年来，我国轨道客车有着突飞猛进的发展，人们对轨道客车的安全性、可靠性也有了更高的要求。耐候钢有着价格低廉、焊接性能好以及便于维修等特点，是目前轨道客车车体的重要材料。T型焊接接头在轨道客车车体中有着广泛的应用。但作为焊接结构，存在焊接疲劳这一大问题，焊接疲劳性能直接影响轨道客车车体的可靠性。因此需要对焊接接头进行疲劳性能的研究，以确保轨道客车车体的可靠性。本文对耐候钢T型双侧激光焊接接头的疲劳性能展开研究，并与耐候钢T型单侧焊接接头进行对比。具体研究内容如下： 通过试验对T型接头的微观组织和显微硬度进行分析，结果表明：耐候钢T型双侧激光焊接接头实现对焊接区域的完全包覆。T型双侧接头母材处主要为铁素体，热影响区为更加细小的铁素体和珠光体，焊缝处呈柱状晶体分布，柱状晶体内为细小的铁素体和珠光体。焊缝处硬度最大，热影响区次之，母材处硬度最低。 通过试验对T型接头的拉伸性能进行分析，结果表明：T型双侧接头的最大力为19.408kN，塑性变形和断裂均发生在母材处，焊缝抗拉强度高于母材，属于“高强匹配”。对于静载拉伸，T型双侧接头的薄弱位置在母材而非焊缝，能够满足轨道客车车体的抗拉要求。 利用有限元分析软件建立T型接头的有限元模型，对其温度场、应力场及给定循环载荷下的疲劳性能进行分析，结果表明：T型双侧接头的熔池温度要高于T型单侧接头，这是由于第一侧焊缝对第二侧焊缝起到预热的作用；T型双侧接头的焊接残余应力要小于T型单侧接头，这是由于第二道焊缝相当于是对第一道焊缝的回火，起到一定消除残余应力的作用。在相同循环载荷下，T型双侧接头的疲劳寿命要高于T型单侧接头，T型双侧接头的失效位置在焊趾处，T型单侧接头的失效位置在焊根处。 通过试验对T型接头的疲劳性能进行研究，结果表明：T型双侧接头的疲劳极限为4.811kN，达到静载拉伸的24.56%，断裂位置在焊趾处，T型双侧接头的疲劳极限是T型单侧接头的1.45倍。T型双侧接头的裂纹扩展门阀值大于T型单侧接头，更不容易萌生裂纹，且在相同的应力强度因子下，T型双侧接头的裂纹扩展速率要小于T型单侧接头，T型双侧接头的裂纹扩展阶段的范围更大。两种T型接头的断裂模式均为“穿缝+穿板”的断裂模式，不同的是，T型双侧裂纹萌生在焊趾处，而T型单侧接头裂纹萌生在焊根处，T型单侧接头应力集中更严重。与T型单侧接头相比，T型双侧接头有着更好的疲劳性能。
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