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钢箱梁制造焊接过程温度场及应力场的数值分析
| 论文题名： | 钢箱梁制造焊接过程温度场及应力场的数值分析 |
| 关键词： | 钢箱梁;焊接工艺;温度场;应力场;数据分析 |
| 摘要： | 随着我国机械焊接加工技术的不断发展和成熟，钢箱梁的焊接加工技术和制造工艺也随之得到了迅速的发展。钢箱梁具有自重轻、承载大、施工和制造方便、整体性好等优点，广泛运用在城市土木工程道路桥梁中的各种立交桥以及高架桥中。焊接接头作为焊接构件的重要组成部分，对焊接构件的性能有较大的影响，其主要原因在于焊接之后容易在构件中形成焊接残余应力。焊接残余应力和残余变形在一定环境下将严重地影响到焊件的疲劳强度、抗腐蚀能力和抗高温蠕变能力。焊接残余应力和残余变形的问题十分复杂，很难仅通过理论上的分析来进行处理。因此在实际工程当中通常都是采用将理论分析和数值分析相结合，并与实验数据进行对比来预测焊接残余应力与残余变形的变化规律。 本文以成都市二环路改造工程的钢箱梁制造为研究背景，通过有限元方法对钢箱梁的焊接过程进行数值模拟，分析钢箱梁在焊接制造过程中产生的焊接残余应力及残余变形，并探讨其影响因素，为钢箱梁的制造提供参考和借鉴。本文研究内容如下: 1.探讨了焊接残余应力产生的原因和影响因素，以及论述了焊接残余应力对焊接结构的影响。 2.探讨了焊接数值模拟分析的理论基础，并结合ANSYS软件对焊接数值模拟过程的模型的建立、边界条件的设置、热源的选择、材料非线性问题以及加载求解等问题的处理进行了详细的分析。 3.利用ANSYS有限元分析软件实现了成都市二环路改造工程中钢箱梁中第七种焊接构造在两种热源模型下的数值模拟过程，通过与其它相关文献结果比较，认为该焊接过程温度场和应力场数值模拟结果是正确的。 4.利用成都市二环路钢箱梁焊接构造数值模拟实例，研究了板厚、高斯热源有效加热半径、焊缝开合角以及焊缝熔透率这四个参数对焊接数值模拟计算结果的影响。其中在板厚、焊缝开合角和焊缝熔透率这三个影响参数下，板件的最大温度值都随着参数的增加而增加，符合焊接的物理规律，只是各参数的变化幅度稍有差别;在高斯热源半径参数的影响下，板件的最大温度先增大后减小最后趋于水平。 |
| 作者： | 王瑞 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 程文明;刘盛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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