工字型構(gòu)件焊接節(jié)點殘余應(yīng)力及低周疲勞性能研究.pdf

1、焊接節(jié)點的疲勞破壞是鋼結(jié)構(gòu)最主要的失效方式之一。焊接過程中高度集中的瞬時不均勻熱輸入，將導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)焊接節(jié)點產(chǎn)生殘余應(yīng)力。焊接殘余應(yīng)力的存在會影響結(jié)構(gòu)服役期間的應(yīng)力、應(yīng)變水平，對結(jié)構(gòu)的低周疲勞性能產(chǎn)生不利影響。因此，在系統(tǒng)地對焊接殘余應(yīng)力研究的基礎(chǔ)上，分析加載過程中殘余應(yīng)力的松弛變化規(guī)律和殘余應(yīng)力對鋼結(jié)構(gòu)低周疲勞性能的影響具有重要的意義。
　　本文首先對焊接過程中的溫度場和應(yīng)力場的基本理論進行闡述。利用ANSYS軟件對平板對接焊構(gòu)件

2、和工字型構(gòu)件的焊接溫度場、應(yīng)力場進行研究，并分析母材材料、腹板厚度、焊縫形式、焊接電流等參數(shù)變化對工字型構(gòu)件殘余應(yīng)力場的影響。
　　采用小孔法和X射線衍射法對焊接構(gòu)件的殘余應(yīng)力進行測量，并將測量結(jié)果與有限元計算結(jié)果進行對比，兩者擬合良好，驗證了有限元分析模型及分析結(jié)果的可靠性。通過測量焊后回火及打磨處理構(gòu)件的殘余應(yīng)力，分析表明焊后回火及打磨處理能有效降低焊接殘余應(yīng)力。測量工字型對接焊構(gòu)件的殘余應(yīng)力，分析角焊縫產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和對接焊

3、縫產(chǎn)生的殘余應(yīng)力的相互影響。
　　對平板對接焊構(gòu)件和工字型構(gòu)件施加低周往復(fù)荷載，并測量加載后構(gòu)件的殘余應(yīng)力，分析外載作用后殘余應(yīng)力的松弛變化規(guī)律。若外加載荷產(chǎn)生的應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加后達到材料的屈服強度，不僅加載方向的殘余應(yīng)力產(chǎn)生松弛，非加載方向的殘余應(yīng)力也出現(xiàn)松弛現(xiàn)象。若外加載荷產(chǎn)生的應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加后未達到材料的屈服強度，則殘余應(yīng)力不會發(fā)生松弛。
　　將工字型構(gòu)件施加低周往復(fù)荷載研究其低周疲勞性能，試驗結(jié)果顯示工字型構(gòu)件