用有限元法分析焊接引起的鋼結(jié)構(gòu)變形.pdf

1、焊接變形是鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)安裝過程中不可避免的問題，且焊接變形對鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量會有一定的危害性。隨著鋼結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形問題日益突出。對焊接變形的準(zhǔn)確預(yù)測是有效控制焊接變形的關(guān)鍵。雖然目前對焊接變形預(yù)測方法的研究已取得很大進(jìn)展，但是現(xiàn)有研究成果主要著眼于機(jī)械制造領(lǐng)域，在具有較高分析預(yù)測精度的同時(shí)也對計(jì)算條件、計(jì)算成本、技術(shù)人員知識水平等方面提出了較高要求。現(xiàn)有焊接變形預(yù)測方法的特點(diǎn)使其無法廣泛應(yīng)用于建筑鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。<

2、br>　　 本文提出一種適合建筑鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的，簡單、高效、易于使用的分析鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的有限元方法。該法根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的形成特點(diǎn)與本質(zhì)，將建筑鋼結(jié)構(gòu)的整個(gè)焊接及溫度變化過程簡化分解為多個(gè)分步狀態(tài)的疊加；采用簡單的溫度函數(shù)，通過引入溫度荷載的概念將焊接過程中單元的溫度變化轉(zhuǎn)化為單元等效節(jié)點(diǎn)荷載進(jìn)行考慮，以避免復(fù)雜、不易掌握的熱力學(xué)、熱傳導(dǎo)計(jì)算；采用具有列式簡單、精度高、適應(yīng)性強(qiáng)、收斂性好等優(yōu)點(diǎn)的新型優(yōu)質(zhì)有限元單元作為分析工具，以保證

3、分析精度；對所采用的新型有限元單元的溫度荷載公式以及考慮溫度荷載后的單元基本方程、內(nèi)力計(jì)算公式進(jìn)行推導(dǎo)，以便分析使用。
　　 在完成用有限元法分析建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的理論方法后，本課題利用Fortran90語言編制相應(yīng)的有限元計(jì)算程序，以達(dá)到可以利用本法解決工程實(shí)際問題的目的。結(jié)合具體算例，將本方法的分析結(jié)果和SAP2000的分析結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果表明本法是正確的、可用的。
　　 最后，通過本法對一個(gè)具體焊接算例在不同焊