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交叉焊缝焊接残余应力对圆管相贯节点受力的影响

作　者: 吴雪峰
导　师: 崔佳
学　校: 重庆大学
专　业: 结构工程
关键词: 交叉焊缝节点焊接残余应力有限元受力性能
分类号: TU392.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

钢管结构构造简洁,造型优美,是许多大空间、大跨度建筑,如体育馆、机场航站楼、地铁站、大型工业厂房的首选结构形式,在这些钢管结构中不可避免的会出现焊缝相互交叉的节点。交叉焊缝附近会出现三向同号应力,使节点产生脆性破坏,影响节点的承载力,降低结构的安全性能。以往节点承载力的研究分析往往忽略残余应力的影响,几乎没有对具有交叉焊缝的圆管相贯节点进行研究。因此,对于交叉焊缝焊接残余应力对圆管相贯节点受力性能影响的研究具有十分重要的意义。本文选取具有交叉焊缝的圆管相贯节点进行分析研究,利用大型有限元程序ANSYS对焊接过程进行数值模拟。利用ANSYS的单元生死技术与APDL语言,模拟焊缝的逐步填充过程。通过焊接速度和起焊点的不同模拟残余应力的峰值和分布的不同,主要研究焊接残余应力不同峰值和不同分布对节点承载力的影响,并且与在焊缝相交处支管开孔的节点承载力进行比较。本文选取了12个模型(T1~T6,焊缝相交处支管未开孔;T7~T12,焊缝相交处支管开孔)研究焊接残余应力对节点受力的影响。主要的研究内容和基本结论如下:1、建立具有交叉焊缝的圆管相贯节点的三维有限元模型,采用间接耦合法求解焊接残余应力。2、通过不同的焊接速度和起焊点模拟焊接残余应力的峰值和分布的不同,研究焊接残余应力不同分布和峰值对节点承载力的影响。3、建立在焊缝交叉处支管开孔的有限元模型并通过数值模拟求解焊缝残余应力的分布与峰值大小以及节点的承载力,并与焊缝相交处支管未开孔的模型进行对比。4、通过焊缝相交处支管开孔可以有效的降低焊接残余应力的峰值,但是对节点承载力的提高不太明显。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-12
  1.1 选题的背景和意义  8-9
  1.2 交叉焊缝的工程应用及研究现状  9-10
    1.2.1 交叉焊缝的工程应用  9-10
    1.2.2 交叉焊缝的研究现状  10
  1.3 本文的研究方法和主要内容  10-11
  1.4 本章小结  11-12
2 圆管相贯节点交叉焊缝焊接残余应力的数值模拟  12-34
  2.1 概述  12
  2.2 焊接温度场模拟  12-25
    2.2.1 温度场的分析理论  12-16
    2.2.2 温度场分析的有限元模型  16-19
    2.2.3 焊接温度场的计算  19-21
    2.2.4 温度场的计算结果  21-25
  2.3 焊接应力场模拟  25-33
    2.3.1 应力场的分析理论  25-27
    2.3.2 焊接应力场计算  27-29
    2.3.3 应力场计算结果  29-33
  2.4 本章小结  33-34
3 交叉焊缝焊接残余应力对圆管相贯节点承载力的影响  34-46
  3.1 管节点承载力研究的有限元法及承载力判定  34-37
    3.1.1 节点力学模型及求解方法  35-36
    3.1.2 承载力的判定  36-37
  3.2 模型计算结果  37-41
    3.2.1 模型残余应力的计算结果  37-40
    3.2.2 模型承载力的计算结果  40-41
  3.3 交叉焊缝焊接残余应力对圆管相贯节点承载力的影响  41-45
    3.3.1 残余应力分布不同时对节点承载力的影响  41-42
    3.3.2 焊接速度不同时对节点承载力的影响  42-44
    3.3.3 有限元分析与试验结果进行对比  44-45
  3.4 本章小结  45-46
4 焊缝相交处支管开孔的计算结果及分析  46-58
  4.1 概述  46
  4.2 焊缝相交处开孔后的节点承载力  46-53
    4.2.1 焊缝相交处支管开孔的残余应力的计算结果  47-53
    4.2.2 焊缝相交处开孔的模型承载力的计算结果  53
  4.3 交叉焊缝处支管开孔后对节点承载力的影响  53-56
  4.4 本章小结  56-58
5 结论与展望  58-62
  5.1 结论  58-59
  5.2 展望  59-62
致谢  62-64
参考文献  64-68
附录  68-70
  作者在攻读硕士学位期间发表的论文  68-70

交叉焊缝焊接残余应力对圆管相贯节点受力的影响

内容摘要

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