鋼橋焊接細(xì)節(jié)殘余應(yīng)力分析及疲勞性能評(píng)估.pdf

1、伴隨著我國(guó)橋梁建設(shè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)橋梁的比重在不斷的增大，出現(xiàn)了大量的焊接細(xì)節(jié)。我國(guó)焊接疲勞設(shè)計(jì)起步相對(duì)較晚，沒有完善的焊接細(xì)節(jié)的疲勞設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。若對(duì)結(jié)構(gòu)焊接細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)鋼橋焊接細(xì)節(jié)的疲勞裂紋，甚至造成嚴(yán)重的事故。
　　焊接是一個(gè)涉及物理、化學(xué)、力學(xué)的復(fù)雜過程，焊接加熱冷卻之后結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)存在復(fù)雜的殘余應(yīng)力。焊接節(jié)點(diǎn)傳力過程中的應(yīng)力集中，焊接節(jié)點(diǎn)焊接過程引起的初始缺陷及使結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)受拉狀態(tài)的焊接殘余應(yīng)力是導(dǎo)致焊接節(jié)點(diǎn)疲勞性能顯著降

2、低的直接原因。反復(fù)荷載作用下，為準(zhǔn)確描述焊接節(jié)點(diǎn)實(shí)際應(yīng)力場(chǎng)狀態(tài)，需要首先對(duì)焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行數(shù)值模擬，再疊加不同荷載幅引起的結(jié)構(gòu)工作應(yīng)力幅。焊接殘余應(yīng)力的準(zhǔn)確模擬對(duì)焊接節(jié)點(diǎn)疲勞性能研究具有重要意義。
　　本文利用ANSYS程序?qū)?duì)接、T字形、U肋與頂板三種典型焊接細(xì)節(jié)的焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行了數(shù)值模擬，并對(duì)焊接接頭危險(xiǎn)點(diǎn)位進(jìn)行了疲勞性能的分析，論文工作有以下幾方面:
　　1根據(jù)高溫條件下Q345的物理和力學(xué)參數(shù)，確定焊接熱源模型、焊

3、接過程的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了焊縫熱源的移動(dòng)加載，得出了三種接頭準(zhǔn)確的焊接過程溫度場(chǎng)。編寫了不同焊接接頭焊接過程數(shù)值模擬的APDL命令。
　　2通過溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的間接耦合調(diào)用三種接頭溫度場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算出殘余應(yīng)力的分布。對(duì)于U肋與頂板接頭，等效殘余應(yīng)力隨頂板厚度的增加而增加，起弧和滅弧的局部，殘余應(yīng)力略高于屈服強(qiáng)度。
　　3根據(jù)歐洲規(guī)范中三種接頭名義應(yīng)力加載計(jì)算出三種接頭的實(shí)際應(yīng)力，并選取應(yīng)力集中較為嚴(yán)重的部位作為危險(xiǎn)點(diǎn)。通過該點(diǎn)