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加强型U肋焊接残余应力数值分析
| 论文题名： | 加强型U肋焊接残余应力数值分析 |
| 关键词： | 正交异性钢桥面板;焊接构件;U肋接头;残余应力;数值分析 |
| 摘要： | 正交异性钢桥面板是由桥面板及彼此正交的纵、横向加劲肋构成，以上构件通过焊接连接的方式最终形成一个共同受力的整体。约束状态下焊缝往往会形成双向残余应力，焊缝处易产生焊接变形、裂纹、孔穴等缺陷。钢桥面板在受到汽车轮载作用时会出现局部“鼓曲”变形，由此引起各个构件出现平面外变形，还会在焊接连接位置出现次弯曲应力集中现象。因此，焊接连接结构在交变荷载等严重地疲劳环境下通常更容易发生疲劳破坏。为了延长桥梁的使用寿命、增强结构的承载能力及保障结构安全，焊接残余应力在结构中的大小、分布的研究是非常必要而且重要地。 针对实际中U肋接头处经常出现疲劳断裂的情况，本文提出了一种U肋连接的优化方法。通过增加补强板的方案增强该处的结构刚度，降低接头内的残余应力及分布焊缝接头处的外力，从而达到改善U肋接头性能的目的。本文对U肋接头结构和补强结构分别建立数值分析模型。模型的计算采用序贯藕合求解的方法，首先对焊接构件进行热分析求解，得到构件内各个时刻的温度场，其次是把热分析的计算结果以外荷载形式作用到结构中，最后计算得到结构内应力的出现和发展。模型中选用球形热源分布模型作为焊接热源，采用了软件的生死单元功能与APDL语言实现焊缝生成与热源移动的模拟。 本文的主要研究内容如下: (1)本文采用ANSYS计算软件建立三维模型，模拟分析结构的施焊过程，最终得到结构内温度场、应力场随时间的变化、残余应力的分布特点; (2)通过对比分析焊件内残余应力的大小及分布变化，得出优化方案可行性; (3)研究焊接参数（焊层道数、层间温度）对焊件内残余应力的影响，文中建立不同参数的计算模型并将计算数据进行对比分析; (4)分析了在选取不同的施焊工艺时结构内残余应力的变化规律，为合理的施焊工艺提供数据支持。 |
| 作者： | 李体翰 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 檀永刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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