鋼結(jié)構(gòu)焊接節(jié)點(diǎn)焊材的損傷累積模型及分析.pdf

1、焊接節(jié)點(diǎn)由于具有連接效率高、剛度大、密封性好、構(gòu)件加工時間短、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各種鋼結(jié)構(gòu)，盡管規(guī)范對焊工技能、焊接工藝等都有規(guī)定，但由于焊接過程本身的復(fù)雜性，微孔洞、微裂縫等的存在幾乎是不可避免的。焊接節(jié)點(diǎn)因此更易損傷累積，其損傷歷史無疑會對結(jié)構(gòu)在后續(xù)服役期中的抗力和剩余壽命產(chǎn)生重大的影響。以往的實(shí)踐表明大量的鋼結(jié)構(gòu)破壞都是從焊接節(jié)點(diǎn)開始的。然而，由于問題的復(fù)雜性和人類認(rèn)識的局限性，迄今為止，人們對結(jié)構(gòu)性能和反應(yīng)的分析基本不考慮

2、已有損傷累積的影響，這樣的分析勢必影響分析結(jié)果的精度。尤其是目前對鋼結(jié)構(gòu)的安全性有著重要影響的焊接節(jié)點(diǎn)的損傷累積研究還并不多見，因此，研究焊接節(jié)點(diǎn)的損傷累積具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 本文對鋼結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用的Q235和Q345鋼材焊接T-型節(jié)點(diǎn)中的焊縫材料進(jìn)行了全焊材拉伸試驗(yàn)及低周疲勞試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果，并基于Shen的模型，提出了焊材的損傷累積模型，通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬和確定了模型的材料常數(shù)。同時，通過設(shè)計(jì)各種對比試驗(yàn)，

3、較深入地研究了包括材料型號、應(yīng)變幅度、加載機(jī)制、試件尺寸、焊接順序、鋼材軋制方向等因素對材料滯回性能的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相同應(yīng)變幅值鋼材的循環(huán)壽命比焊材高50％以上，可見焊材中因有不可避免的焊接微缺陷的存在而大為降低了其循環(huán)壽命，因此在結(jié)構(gòu)分析中應(yīng)更關(guān)注焊接節(jié)點(diǎn)的表現(xiàn)。同種材料損傷累積演變基本相同，而不同材料型號損傷模型中的材料參數(shù)應(yīng)分別確定；變幅循環(huán)下先進(jìn)行的低應(yīng)變幅循環(huán)反而提高了后繼高應(yīng)變幅時的壽命，此時Miner的線性疊加理論不

4、再適合，而先進(jìn)行的高應(yīng)變幅則明顯降低了后繼低應(yīng)變幅循環(huán)的周數(shù)；鋼材軋制方向?qū)ρh(huán)特性有一定影響，沿縱向的試件疲勞壽命高于垂直方向的，縱向試件的應(yīng)變硬化速度及裂紋穩(wěn)定增長時間略高于橫向的。焊接過程對近縫區(qū)鋼材的性能有明顯影響，焊接順序?qū)覆牡臏匦阅芤灿幸欢ǖ挠绊?。本試?yàn)中焊材均為循環(huán)軟化，鋼材均為循環(huán)硬化結(jié)構(gòu)，鋼材和焊材循環(huán)硬化或軟化的強(qiáng)屈比分界線大致為1.5，強(qiáng)屈比大于1.5的材料表現(xiàn)為循環(huán)硬化，而小于1.5的材料表現(xiàn)為循環(huán)軟化。