考慮焊接條件的無焊孔梁柱節(jié)點力學(xué)性能研究.pdf

1、國內(nèi)外的大量震害資料表明，梁柱全焊接型剛性節(jié)點的脆性破壞大都是由焊縫的焊趾開始向周圍擴散，這些焊縫開裂與焊縫的內(nèi)在缺陷不無關(guān)系。由于焊接工藝如焊接速度、層間溫度、焊接順序、熱源功率及焊接線能量等會影響焊縫的韌性，從而影響節(jié)點的抗震性能，因此考慮焊接條件對建筑鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點力學(xué)性能的影響既具有必要性，也具有重要性。
　　本文主要以無焊孔鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點（以下簡稱無焊孔節(jié)點）為研究對象，確立精細化的有限元分析模型，并以此研究各個焊接條件

2、對于無焊孔節(jié)點力學(xué)性能的影響，以確定最佳焊接方案。并將精細化模型的建立方法和優(yōu)良焊接條件應(yīng)用于局部無焊孔節(jié)點力學(xué)性能研究中。研究工作的主要內(nèi)容和成果如下:
　　(1)進行精細化的有限元分析模型研究。充分地考慮實際焊接條件、細化模擬參數(shù)、提高網(wǎng)格質(zhì)量等，利用Abaqus平臺調(diào)用熱源子程序DFLUX，并結(jié)合“生死單元”技術(shù)，實現(xiàn)較為真實的焊接溫度場模擬，進而利用熱—力順次耦合方法計算出來焊接殘余應(yīng)力及應(yīng)變場。在此基礎(chǔ)上施加低周往復(fù)荷載

3、進行擬靜力有限元分析，并將分析結(jié)果與簡化模型下及節(jié)點擬靜力試驗的結(jié)果進行對比，明確本文精細化模擬方法的精確性和有效性。
　　(2)基于精細化模型進行考慮焊接條件影響的的焊接模擬分析。為了確立關(guān)于焊接條件的研究方案，按照規(guī)范要求設(shè)立6個層間溫度研究方案，3個焊接速度研究方案、3個熱源功率及焊接線能量研究方案，按照避免熱量在短時間內(nèi)過度集中的原則建立6個焊接順序研究方案。通過比較研究可知:在保證焊接質(zhì)量的前提下，控制焊接線能量不變，適

4、當?shù)慕档秃附铀俣?，并控制層間溫度為100℃，按照先焊翼緣后焊腹板，翼緣與腹板首尾順次施焊的的順序來焊接，可以得到較低的焊接殘余應(yīng)力及應(yīng)變。
　　(3)基于優(yōu)化的焊接條件進行無焊孔節(jié)點的改良效應(yīng)分析，結(jié)果表明:本文所確立的優(yōu)良焊接條件確實能夠有效改善節(jié)點的焊接殘余應(yīng)力與變形、節(jié)點斷裂性能指標等。
　　(4)針對局部無焊孔節(jié)點，結(jié)合優(yōu)良的焊接條件對其進行精細化的有限元焊接模擬與擬靜力分析。局部無焊孔節(jié)點與無焊孔節(jié)點力學(xué)性能的比較

5、結(jié)果表明:無焊孔節(jié)點從承載能力和耗能能力上均具有優(yōu)勢，由于沒有焊孔存在，熱影響相對集中，以至于彈性階段的開裂指數(shù)即偏高，但進入塑性狀態(tài)后變化不大;局部無焊孔節(jié)在加載到一定程度的時候，開始出現(xiàn)強度退化現(xiàn)象，耗能能力相對較弱，但是其開裂指數(shù)相對較低，焊孔周圍的開裂指數(shù)低于其它路徑。
　　因此，只要控制好焊接殘余應(yīng)力、應(yīng)變并保證焊接質(zhì)量，無焊孔節(jié)點加載后不易開裂，推薦無焊孔節(jié)點用于工廠加工的懸臂段梁柱節(jié)點。局部無焊孔節(jié)點的焊孔除了影響到