考慮焊接影響的空間結(jié)構(gòu)承載力精細(xì)化有限元分析.pdf

1、大跨度空間結(jié)構(gòu)具有自重輕、結(jié)構(gòu)受力合理、造型變化形式多樣的優(yōu)良特點(diǎn)，使得近年來(lái)大跨度空間結(jié)構(gòu)在我國(guó)取得了廣泛的應(yīng)用。其中管桁架結(jié)構(gòu)和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)中比較常用的結(jié)構(gòu)形式，而組成構(gòu)件的關(guān)鍵在于連接方式。在焊接過(guò)程中，由于焊接熱源能量的集中輸入，不均勻的溫度分布，導(dǎo)致在焊接結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生比較大的焊接殘余應(yīng)力和變形，這種應(yīng)力和變形的產(chǎn)生不但對(duì)結(jié)構(gòu)的尺寸穩(wěn)定和加工精度產(chǎn)生一定程度的影響，還威脅結(jié)構(gòu)的局部穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性。
　　因此本文通過(guò)

2、對(duì)管桁架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程的數(shù)值模擬，為合理的預(yù)測(cè)和考慮焊接殘余應(yīng)力的對(duì)管桁架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的極限承載力的影響，以及實(shí)際設(shè)計(jì)和施工中考慮焊接殘余應(yīng)力這一因素提供必要的參考。
　　為達(dá)到研究目標(biāo)，本文采用精細(xì)化的建模方法，通過(guò)ANSYS中實(shí)體單元建立了焊接球節(jié)點(diǎn)和相貫節(jié)點(diǎn)的計(jì)算模型，通過(guò)對(duì)模型施加生熱率的加載方法，模擬焊接熱源，并通過(guò)間接耦合法，最終計(jì)算出了這兩類(lèi)節(jié)點(diǎn)在焊接過(guò)程中，溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的變化情況。研究了殘余應(yīng)力的分布范

3、圍及變化趨勢(shì)，結(jié)果表明在焊縫附近區(qū)域會(huì)產(chǎn)生接近材料屈服強(qiáng)度的殘余應(yīng)力。
　　本文采用多點(diǎn)約束方法分別建立平面管桁架和K6（2）網(wǎng)殼的多尺度有限元模型，節(jié)點(diǎn)位置采用實(shí)體單元，桿件位置則用梁?jiǎn)卧M以減少計(jì)算耗時(shí)，并與全部采用殼單元建立的模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了利用實(shí)體—梁?jiǎn)卧亩喑叨确椒ㄓ?jì)算結(jié)果的有效性。
　　通過(guò)對(duì)管桁架多尺度有限元模型，施加焊接數(shù)值模擬過(guò)程中計(jì)算獲得的殘余應(yīng)力作為初始荷載，獲得了考慮殘余應(yīng)力的管桁架多