焊接殘余應(yīng)力對(duì)空間KX型圓管相貫節(jié)點(diǎn)極限承載力的影響.pdf

1、KX型圓管相貫節(jié)點(diǎn)越來越多地出現(xiàn)在各式各樣的大跨度空間桁架結(jié)構(gòu)中，由于節(jié)點(diǎn)的焊縫比較多，在焊接過程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力。焊接殘余應(yīng)力在某些情況下甚至?xí)_(dá)到材料的屈服極限，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的承載力下降，使結(jié)構(gòu)的安全性降低。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)空間 KX型節(jié)點(diǎn)的承載力公式未作出明確規(guī)定，并且，以往對(duì)KX型節(jié)點(diǎn)極限承載力的研究未考慮焊接殘余應(yīng)力的影響。因此，為了更好地了解KX型節(jié)點(diǎn)的受力性能，本文研究了焊接殘余應(yīng)力對(duì)空間KX型圓管相貫節(jié)

2、點(diǎn)極限承載力的影響。
　　本文利用ANSYS軟件對(duì)KX型節(jié)點(diǎn)的焊接過程進(jìn)行模擬與分析，重點(diǎn)研究了焊接溫度場(chǎng)、焊接應(yīng)力場(chǎng)和焊接殘余應(yīng)力對(duì)節(jié)點(diǎn)極限承載力影響三個(gè)方面的問題。通過ANSYS軟件的生死單元技術(shù)成功模擬了焊接金屬的填充過程，得到了焊接溫度場(chǎng)的分布規(guī)律。然后，對(duì)有限元模型定義邊界約束，并將溫度荷載施加到模型中，從而得到了焊接應(yīng)力場(chǎng)的變化情況。最后，對(duì)考慮殘余應(yīng)力與不考慮殘余應(yīng)力的KX型節(jié)點(diǎn)分別施加荷載，得到節(jié)點(diǎn)的極限承載力，再

3、通過二者相互比較，研究焊接殘余應(yīng)力對(duì)KX型節(jié)點(diǎn)極限承載力的影響。
　　本文共選取了26個(gè)KX型節(jié)點(diǎn)模型進(jìn)行對(duì)比分析，研究?jī)?nèi)容如下：
　?、俣x節(jié)點(diǎn)的單元類型與材料屬性，建立有限元模型，通過自由與映射相結(jié)合的方式劃分網(wǎng)格，利用生死單元技術(shù)施加焊接熱源，并選取合適的荷載子步與時(shí)間步長(zhǎng)，計(jì)算焊接溫度場(chǎng)并分析溫度場(chǎng)的分布規(guī)律；
　?、趯?duì)節(jié)點(diǎn)施加邊界約束，并將熱分析中求出的節(jié)點(diǎn)溫度作為載荷施加到模型中，計(jì)算焊接應(yīng)力場(chǎng)并分析應(yīng)力場(chǎng)

4、的分布規(guī)律；
　　③計(jì)算KX型節(jié)點(diǎn)隨主管徑厚比γ、支管與主管管徑比β及主管與支管軸線夾角θ變化的等效殘余應(yīng)力，得出幾何參數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)焊接殘余應(yīng)力的影響規(guī)律；
　?、茉?X支管受壓和受拉兩種情況下，分別計(jì)算考慮殘余應(yīng)力與不考慮殘余應(yīng)力的KX型節(jié)點(diǎn)K支管的極限承載力，并分析殘余應(yīng)力隨參數(shù)γ、β、θ的變化對(duì)K支管極限承載力的影響；
　?、萦?jì)算KX型節(jié)點(diǎn)X支管在考慮殘余應(yīng)力與不考慮殘余應(yīng)力下的極限承載力，研究殘余應(yīng)力隨參數(shù)γ、β、