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正交异性钢桥面板焊接工艺参数研究
| 论文题名： | 正交异性钢桥面板焊接工艺参数研究 |
| 关键词： | 正交异性钢桥面板;全过程焊接;工艺参数;区域温度;残余应力 |
| 摘要： | 正交异性钢桥面板构件多以焊接连接，焊接残余应力在与外荷载的共同作用下会降低桥面板的疲劳抗力，进而影响整个桥梁结构的耐久性。为提升面板的焊接质量和疲劳寿命，本文对正交异性钢桥面板结构中的薄板对接焊缝，进行了全过程焊接数值分析，建立有限元焊接模型，提取不同测点路径的纵向和横向残余应力值，结合焊接变形和温度场对焊接模型进行优化，探究不同工艺参数对焊缝区域温度和残余应力的影响。主要研究内容包括以下三个方面: (1)为优化焊接模型，以残余应力分布特征为评价指标，确定不受尺寸效应影响的最小连接板尺寸400mm×300mm;采用支撑平台约束使得焊接板材可以自由变形,并在连接板两端设置尺寸100mm的引弧板以大幅降低由起弧和熄弧引起的焊接残余应力波动。 (2)建立了不同热输入量下的焊接模型，分析热输入量的改变对熔池形貌、温度场和残余应力场的影响，建立熔透率和热输入的关系曲线;结果表明，增加热输入量会导致焊接残余应力值和熔池尺寸相应增大，但连接板竖向变形会显著降低。 (3)为探究坡口形式和焊接顺序对焊缝质量和力学特性的影响，建立不同坡口尺寸的焊接模型，指出坡口尺寸会影响熔宽，但对熔透率影响很小;V形60°和单边V形45°坡口具有较低的残余应力和竖向变形，是焊接中推荐的坡口尺寸。同时采用四种不同的焊接顺序进行焊接模拟，旨在探究焊接顺序对残余应力场和焊接温度场的影响，结果表明焊缝位置和焊接次序决定着残余应力分布，对称焊接方式可以显著降低残余应力和竖向变形，在焊接过程中应优先考虑。 |
| 作者： | 马绍烜 |
| 专业： | 公路环境工程 |
| 导师： | 李国栋;乌兰托亚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 内蒙古大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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