鋼結構梁柱節(jié)點殘余應力數(shù)值模擬及試驗研究.pdf

1、焊接是鋼結構建筑幾種常見工藝之一，鋼結構梁柱節(jié)點的研究對于鋼結構整體的穩(wěn)定性至關重要，焊縫殘余應力是評判鋼結構梁柱節(jié)點性能的重要指標之一，因此對梁柱節(jié)點焊縫區(qū)域的殘余應力研究也是重中之重。本文選用全焊梁柱節(jié)點，梁上下翼緣有兩道焊縫，梁腹板處有兩道焊縫，整個梁柱節(jié)點構件共有4道焊縫。由于焊接的過程是一個復雜而非線性的瞬態(tài)熱作用過程，焊接結束經(jīng)過充分冷卻后會在焊縫以及焊趾附近區(qū)域形成殘余應力場。殘余應力的形成是各種焊接因素相互疊加的作用，所

2、以其分布規(guī)律復雜，且是一種內(nèi)部自相平衡的應力。焊接殘余應力的存在使梁柱節(jié)點在受到外荷載作用下，會對整個梁柱節(jié)點構件的剛度、穩(wěn)定性和結構的疲勞強度等方面產(chǎn)生很大的影響，因此焊接殘余應力分布規(guī)律的研究是鋼結構梁柱節(jié)點需要重點研究的課題之一。
　　本文主要就研究鋼結構梁柱節(jié)點殘余應力分布規(guī)律展開研究。首先，本文對課題研究背景意義以及焊接溫度場和應力場理論知識進行系統(tǒng)的闡述；再就Q345B鋼的平板進行了殘余應力數(shù)值模擬；第三，對梁柱節(jié)點的

3、殘余應力測量試驗進行闡述；最后對梁柱節(jié)點的殘余應力模擬進行展開，利用Ansys軟件的熱-結構耦合功能，采用間接耦合法即溫度耦合應力的方法實現(xiàn)焊接溫度對焊接應力的單向耦合，并進行試驗驗證。
　　在焊接殘余應力的數(shù)值模擬過程中，首先利用 Ansys的 APDL編寫語言程序，建立梁柱節(jié)點有限元分析模型；然后完成熱源形式的設定以及實現(xiàn)熱源的移動加載，運用生死單元技術動態(tài)模擬焊接過程中焊料的填入和凝固；最后對梁柱節(jié)點焊縫的溫度場和殘余應力進