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正交异性钢桥面焊接应力数值模拟
| 论文题名： | 正交异性钢桥面焊接应力数值模拟 |
| 关键词： | 正交异性钢桥面;焊接温度场;焊接应力场;高温力学参数 |
| 摘要： | 正交异性钢桥面板具有自重轻、极限承载力大、主梁高度低等优点；同时，大部分工作在工厂完成，制造质量及精度可控，施工周期短，被大量运用于大、中跨度桥梁。正交异性板桥面绝大部分板件是通过焊接连接，由此产生的复杂的焊接残余应力降低了焊接部位材料的比例极限、抗疲劳、抗腐蚀等性能。现阶段控制和消除残余应力技术还不成熟，残余应力还大量留存在焊接件上。正交异性桥面板的设计计算，通常将结构视作理想结构加以计算。为保证桥面结构不致过早破坏，危及整个桥梁结构安全，准确计算残余应力分布显得尤为重要。 本文在前人研究的基础上，使用大型有限元软件ANSYS对正交异性桥面板U肋与顶板的焊接应力进行数值模拟。具体有以下几方面的工作： (1)以实际焊接过程为依据，建立16mm厚顶板、8mm厚U肋正交异性桥面板双层焊缝模型； (2)确定高温条件下Q345qD的热物理参数以及高温力学参数； (3)确定焊接热源模型，编制APDL命令，模拟焊缝区焊料随时间的生长，并控制热源实现移动加载，计算出合理的焊接温度场； (4)编写APDL命令，调用温度场计算结果，计算焊接应力场分布； 本文系统总结了ANSYS模拟焊接温度场、应力场的理论及实现方法，对正交异性桥面板顶板及U肋的焊接进行计算，得出：使用ANSYS计算焊接温度场应力场是可行的；正交异性桥面板焊缝处焊后残留有峰值为119.5MPa的等效残余应力，设计时要引起足够重视。此外，本文编写的ANSYS命令流，只需改动宏文件中几个数参数，即可模拟不同焊接参数(焊接电流、电压、焊接速度)下温度场应力场的分布，可以为选择较优焊接工艺提供指导。 |
| 作者： | 邹修兴 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 卫星 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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