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U肋与顶板连接焊缝残余应力的三维数值模拟
| 论文题名： | U肋与顶板连接焊缝残余应力的三维数值模拟 |
| 关键词： | 桥面板焊缝;残余应力;温度场;应力场;数值模拟;有限元模型 |
| 摘要： | 正交异性钢桥面板因经济耐久，轻质高强等优点，被广泛运用于世界大、中跨度桥梁。但其结构复杂，板件众多，大都通过焊接方式连接，焊缝处必然存在残余应力。焊接残余应力的存在会降低钢桥面板的使用性能，如抗腐蚀、抗疲劳和稳定性能等。当前完全控制和消除焊接残余应力还不太现实，钢桥面板上还会存在很大的残余应力。为保证钢桥面板的使用安全，需要准确认识残余应力的大小及其分布规律。残余应力的试验测量耗时耗力，论文采用数值模拟技术进行定量分析，主要工作包括: (1)简单介绍了焊接残余应力的基础知识，回顾了焊接数值模拟技术的国内外发展现状，并总结了焊接模拟的相关理论和方法，包括焊接温度场和应力场的理论; (2)以港珠澳大桥为背景，采用ANSYS有限元软件建立U肋与顶板连接焊缝的三维模型，选定合理的材料参数和热源模型，使用生死单元技术模拟焊料的熔化和填充，分别进行温度场和应力场的模拟计算; (3)对模拟计算结果进行分析，得到温度场和应力场的分布规律:热源移动位置，焊缝金属温度急剧升高至熔融，随着热源的离开，温度又迅速下降最终至室温;顶板近U肋表面焊缝区的最大残余拉应力约为屈服强度的1.2倍，远焊缝区的最大残余压应力约为屈服强度的0.1倍;U肋近焊缝区的最大残余拉应力达到屈服强度，远焊缝区的最大残余压应力约为屈服强度的0.1倍; (4)分析材料参数、焊接工艺参数和几何模型参数对焊接残余应力的影响，得到更为准确的模拟计算结果，为合理的焊接工艺提供数据支持; 模拟计算结果说明:U肋与顶板连接焊缝残余应力是可以用ANSYS软件进行数值模拟的;顶板和U肋残余应力的计算结果和分布趋势与前人的研究相接近;参数变化对焊接残余应力的影响很大。 |
| 作者： | 刘何亮 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 卜一之 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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