橋鋼厚板焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究.pdf

1、目前，在工廠制造的橋梁鋼結(jié)構(gòu)一般采用焊接作為構(gòu)件的連接方式，現(xiàn)場拼裝也逐漸從栓焊向全焊連接發(fā)展，因此，焊接殘余應(yīng)力日益成為影響鋼橋構(gòu)件力學(xué)性能和使用壽命的突出因素。相較于薄板，鋼橋焊接結(jié)構(gòu)中材料板厚通常較大，焊接殘余應(yīng)力分布更為復(fù)雜，不宜忽略厚度方向的殘余應(yīng)力以及殘余應(yīng)力在厚度方向上的變化情況。針對這一問題，本文以45mm厚度的Q345qD對接焊鋼板為對象，運(yùn)用數(shù)值模擬和試驗(yàn)測量相結(jié)合的方法，對橋梁用結(jié)構(gòu)鋼厚板焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律進(jìn)行

2、了研究，主要工作如下:
　　(1)簡要介紹了我國焊接鋼橋的發(fā)展和厚板在鋼橋建設(shè)中的應(yīng)用情況，并說明焊接鋼橋的疲勞和厚板層狀撕裂兩個(gè)典型問題都與焊接殘余應(yīng)力密切相關(guān);分別概括了焊接殘余應(yīng)力的定義、產(chǎn)生、分類以及對結(jié)構(gòu)的影響，并從基礎(chǔ)理論、數(shù)值模擬技術(shù)和測量方法三個(gè)方面總結(jié)了焊接殘余應(yīng)力相關(guān)問題的研究進(jìn)展。
　　(2)系統(tǒng)地論述了有限元方法在焊接溫度場和應(yīng)力場分析中的應(yīng)用，有針對性地介紹了焊接傳熱基本形式、焊接溫度場有限元基本方

3、程和熱彈塑性方法等相關(guān)的基礎(chǔ)分析理論。
　　(3)基于有限元軟件ANSYS，對厚板焊接溫度場和應(yīng)力場進(jìn)行了三維實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析。其中，利用前處理軟件HYPERMESH建立了試件的有限元模型，詳細(xì)闡述了在軟件中實(shí)現(xiàn)多層多道焊焊接數(shù)值模擬的過程。通過有限元計(jì)算，得到了焊接過程中試件溫度場和應(yīng)力場的分布和變化規(guī)律，并最終得到了焊接殘余應(yīng)力在厚板上的分布情況。
　　(4)采用盲孔法和逐層銑削法分別對厚板表層和內(nèi)部縱向殘余應(yīng)力進(jìn)行了測量，