板單元焊接變形的數(shù)值模擬與控制研究.pdf

1、鋼箱梁結(jié)構(gòu)具有自身質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載能力大的特點(diǎn),目前廣泛應(yīng)用于大型斜拉橋和各類高架橋梁。正交異性板單元是組成鋼箱梁的主要構(gòu)件,這種板單元結(jié)構(gòu)由面(頂、底)板、縱向U肋和橫隔板組成,一般橫隔板在橋面鋼箱梁制造或現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)進(jìn)行組裝焊接,而在生產(chǎn)車間組裝的的通常是焊接有U型肋的板單元結(jié)構(gòu)。
　　目前常見(jiàn)的板單元結(jié)構(gòu)上焊接三到五個(gè)加勁U形縱肋,在焊接U型縱肋時(shí),板單元主要發(fā)生四種形式的焊接變形,即縱向收縮變形、橫向收縮變形、縱向面外

2、彎曲變形和角變形。板單元制造過(guò)程中產(chǎn)生的這些焊接變形對(duì)其性能、尺寸精度和穩(wěn)定性產(chǎn)生不良的影響,對(duì)鋼箱梁拼裝生產(chǎn)也是不利的,由于建造橋梁時(shí)板單元數(shù)量多,制造工作量大,一旦沒(méi)有得到有效控制,將損失巨大。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,運(yùn)用大型通用的有限元分析軟件ANSYS,對(duì)焊接過(guò)程產(chǎn)生的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)以及焊后的殘余應(yīng)力和變形進(jìn)行了三維實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬的研究,并針對(duì)典型頂板單元上焊接U肋的問(wèn)題進(jìn)行實(shí)例計(jì)算。在模擬計(jì)算時(shí),利用ANSYS軟件的熱—結(jié)構(gòu)耦合

3、功能,采用間接法,先計(jì)算焊接溫度場(chǎng),再以溫度場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果作為結(jié)構(gòu)分析的載荷進(jìn)行焊接應(yīng)力和應(yīng)變的計(jì)算,運(yùn)用生死單元方法得出了不同時(shí)刻的溫度分布和殘余應(yīng)力應(yīng)變的數(shù)值及分布,進(jìn)而分析了板單元的焊接變形特點(diǎn)和規(guī)律,從而為優(yōu)化板單元焊接工藝和矯正焊接變形提供一定的指導(dǎo)。本文主要對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行了研究:1.建立板單元焊接過(guò)程的三維有限元模型,計(jì)算出焊接溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng),從而分析焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律;2.總結(jié)了板單元焊接變形的種類和影響因素,分析了產(chǎn)生