原文传递
钢桥典型构造焊接残余应力有限元分析
| 论文题名： | 钢桥典型构造焊接残余应力有限元分析 |
| 关键词： | 钢结构桥梁;钢桁架;焊接节点;残余应力;有限元模拟 |
| 摘要： | 焊接是一个涉及到传热学、固体和流体力学、电磁学和材料冶金学等多个学科交融的复杂现象。焊接现象包括焊接时的传热过程、金属的熔化和凝固、冷却时的相变以及焊接残余应力以及变形等。全焊钢桥中存在着大量的焊接，目前还不能完全控制和消除残余应力，在焊接部位还存在着大量残余应力。残余应力的存在会使结构稳定性下降，会严重影响到结构的强度和承载能力。因此有必要了解焊接后残余应力的分布情况。 本文利用有限元分析软件ANSYS建立T形接头和钢桁架焊接整体节点的有限元模型，查看温度场和应力场的分布情况。主要工作有以下几方面: (1)简要介绍了焊接残余应力的基本理论和数值模拟的常用方法，以及残余应力的存在对结构的影响。 (2)确定了不同温度下材料的热物理参数和力学参数，以及焊接热源模型等。利用APDL命令编写循环命令流实现焊接热源的加载和移动，并且通过生死单元技术实现焊缝单元的生成。 (3)建立有限元模型，求解并得出温度场计算结果。随着热源的移动，热源在焊缝单元上形成准稳态温度场。热源前方等温线密集，温度梯度大;热源后方等温线稀疏，温度梯度小，从而论证了焊接温度场模拟的正确性。通过温度场和应力场的间接耦合，读入温度场的温度荷载，求解得出应力场结果。随着焊接的进行，应力影响面逐渐增大，等效应力接近于屈服应力，焊件冷却后达到了屈服应力。整体节点模型的最大纵向应力达到了388MPa，超过了屈服应力。 (4)在含有残余应力的整体节点模型基础上施加外荷载，分析计算结果。在外荷载和焊接应力的共同作用下，近焊缝区应力变化比较明显，也存在着应力突变，而远离焊缝区时，应力变化不是很显著。外力作用使应力出现重分布，屈服面增大，而部分区域应力得到释放。 |
| 作者： | 谢超 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 唐继舜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
