球管焊接數(shù)值模擬及焊接殘余應(yīng)力影響因素研究.pdf

1、焊接球節(jié)點(diǎn)是大跨度鋼結(jié)構(gòu)中常用的節(jié)點(diǎn)形式，由于節(jié)點(diǎn)的成形特點(diǎn)節(jié)點(diǎn)焊縫中存在較高的殘余應(yīng)力。研究殘余應(yīng)力的大小與分布及其影響因素將有助于節(jié)點(diǎn)在工程中的應(yīng)用。同時焊接數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展也為焊接技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了有力的條件，使得焊接技術(shù)正在發(fā)生著由經(jīng)驗到科學(xué)、由定性到定量的飛躍。綜合利用數(shù)值模擬與實驗方法可有效降低節(jié)點(diǎn)工程應(yīng)用成本。
　　 本文利用現(xiàn)有通用有限元軟件ANSYS，并結(jié)合其APDL二次開發(fā)功能，編制了單管與球焊接、雙管與球焊

2、接及四管與球焊接的幾何與有限元建模程序；同時運(yùn)用有限元提供的單元生死功能，編制了溫度場與應(yīng)力應(yīng)變場分析計算控制程序。根據(jù)鋼網(wǎng)架焊接球節(jié)點(diǎn)設(shè)計規(guī)程要求，系列化的分析了焊接參數(shù)中諸如鋼球直徑、壁厚、管徑、焊接順序及焊接速度對對溫度場與應(yīng)力場的影響，為工程實踐提供參考與指導(dǎo)，在此基礎(chǔ)上還對雙管、四管在鋼管焊接角度對其溫度與應(yīng)力場進(jìn)行了分析研究，得到了各焊接節(jié)點(diǎn)處焊縫在不同路徑上的應(yīng)力分布情況。
　　 從損傷理論出發(fā)，結(jié)合初始應(yīng)力問題基

3、本理論，分析推導(dǎo)了在焊接損傷（初應(yīng)力）下的解析過程；并利用ANSYS程序?qū)Ρ确治隽藷o初始?xì)堄鄳?yīng)力損傷及有初始焊接殘余應(yīng)力損傷下焊接球節(jié)點(diǎn)的靜力力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)了焊接殘余應(yīng)力對焊接球節(jié)點(diǎn)靜載荷承載力沒有影響的規(guī)律，但對其節(jié)點(diǎn)剛度方面的削弱影響較為明顯。
　　 為了解焊接模擬分析的可靠性，本文利用盲孔法對兩對組球管焊接件的焊縫處殘余應(yīng)力進(jìn)行了分析測試研究。實驗分析表明，球管焊接節(jié)點(diǎn)焊縫應(yīng)力測試時盲孔深度與鉆孔鉆頭直徑的關(guān)系，獲得了部分