不同焊接工况焊接效应对箱板装配式钢结构加劲墙板的影响

通过ABAQUS关联DFLUX热源子程序对Q235B与Q345B钢板进行焊接模拟,并利用超声波检测方法对钢板进行焊接残余应力测试。试验发现：在焊缝热影响区上的纵向残余应力以拉应力为主,在整个焊件上横向残余应力既存在拉应力又存在压应力,且试验结果与模拟结果基本吻合,验证了ABAQUS模拟钢板焊接的可靠性。采用相同模拟方法对加劲钢板墙焊接过程进行模拟并对其焊接残余应力、焊接变形以及抗剪承载力进行分析。结果表明：加劲钢板墙的焊接残余应力与焊接变形主要发生在加劲肋与墙板焊缝处,沿焊缝方向上的残余应力均呈现上下两端小、中间大的特点;间断焊接对加劲钢板墙的高残余应力以及整体残余变形影响明显低于连续焊接;在所有焊接工况中,最小极限抗剪承载力与最大极限抗剪承载力相比下降了6.8%;对比所有工况后发现间断距离较大的焊接工况效果更好。     

振动时效对焊接残余应力影响的试验研究

为了解决某大型焊接结构件的焊接变形问题和提高其机加工后的尺寸稳定性,对该结构件进行残余应力测定及振动时效试验.试验结果表明,结构件尺寸稳定性与其焊接残余应力有关.振动时效能大幅度降低焊接结构件的焊接残余应力并改善残余应力的分布状态,提高其尺寸稳定性.     

频谱谐波振动时效在消除旋挖钻机回转平台焊接残余应力中的应用

针对旋挖钻机回转平台在焊接后存在残余应力,以及由于残余应力显现的平台变形问题,采用振动时效进行残余应力消除和均化.通过工艺对比试验,结果表明:基于频谱谐振原理的频谱谐波振动时效处理,能够对回转平台的焊接残余应力起到均化作用,焊接变形得到有效改善,达到设计和使用要求.     

屈曲约束支撑焊接连接方式的残余应力检测分析研究

通过对某工程项目一榀2根屈曲约束支撑连接焊接过程产生的焊接残余应力、位移以及温度进行现场监测和有限元分析,得到屈曲约束支撑在不同的焊接连接方法过程中产生的残余应力和变形数据,两种焊接方法焊接时对支撑远端连接部位产生的最大拉应力分别为24MPa、2MPa,最大压应力分别为2MPa、6MPa;最大竖向位移为0.51mm,和有限元模拟计算产生的最大竖向位移0.70mm基本吻合,可以看到第二种焊接顺序更为合理。为分析焊接残余应力以及焊接变形对屈曲约束支撑性能的影响,消除或降低焊接残余应力以及焊接变形提供了有效的试验依据。     

高强度薄壁钢材板-板焊接节点残余应力分布(2):数值模拟

采用连续耦合热应力分析来模拟RQT701高强度薄壁钢材板-板焊接节点的焊接过程及最终残余应力分布。通过与试验结果进行对比,验证了数值模拟的精确度和可靠性。并利用缩尺模型参数研究法,研究主要焊接参数对残余应力的大小和分布的影响。     

焊接圆钢管残余应力试验研究

为研究焊接圆钢管的纵向残余应力分布规律,采用分割法对9个不同截面尺寸、不同钢材强度、不同加工工艺的试件进行了测量。基于测量数据,得到了不同尺寸试件的全截面残余应力分布和拉、压残余应力的大小,研究了圆钢管径厚比、钢材强度、热镀锌处理对残余应力的影响以及测量过程中人为误差对测量结果的影响。试验结果表明,高强度钢材焊接圆钢管的残余应力分布较均匀,热镀锌处理降低了圆钢管的最大残余拉应力;采用分割法测量时人为操作产生的误差很小。最后,提出了完整的适用于焊接圆钢管截面的残余应力分布模型,并进行有限元模拟,与试验结果吻合良好,为进一步对焊接圆钢管整体稳定进行有限元分析提供参考资料。     

Q550GJ高强钢焊接箱形截面残余应力试验研究

为了研究国产Q550GJ高强钢焊接箱形截面构件的残余应力分布情况,根据其力学性能,设计和加工了6个Q550GJ高强结构钢焊接箱形截面构件,采用分割法对其进行残余应力试验。基于试验测量数据,得到不同试件的残余应力分布,研究板件宽厚比、板件厚度等几何尺寸对残余应力的影响。研究结果表明:高强钢Q550GJ焊接箱形截面构件的翼缘和腹板两端近焊缝区域出现较大的残余拉应力,翼缘和腹板中部呈现大小基本不变的残余压应力区,其余部位为由残余拉应力到残余压应力转变的过渡区域。随着宽厚比的提高,翼缘和腹板残余压应力值相应减小,残余拉应力值的变化规律不明显,有增大的趋势,且残余拉应力值均小于高强钢Q550GJ的屈服强度。在相同宽厚比情况下,焊接箱形截面构件厚度增加后,翼缘和腹板的残余压应力和残余拉应力相应减小。     

基于正交试验的动臂焊接工艺参数优化

建立特大型挖掘机动臂的三维焊接有限元分析模型。选择热-结构耦合单元,利用APDL语言编写程序,实现焊接热源的动态加载。运用ANSYS对动臂焊接过程进行数值模拟,并以最大焊接残余应力为指标,选取焊接电流、焊接电压、焊接速度为影响因素,通过正交试验的设计方法,对焊接工艺参数进行优化,最终使得残余应力明显降低。     

Q460高强钢焊接H形柱轴心受压力学性能数值分析

为了考察国产Q460高强钢焊接H形柱的轴心受压力学性能,对6个已有焊接H形柱的轴心受压试验进行了数值分析。数值分析采用作者编制的数值积分法电算程序和通用有限元软件ANSYS。以考虑了实测初始挠度、初始偏心及简化残余应力分布的数值模型,计算Q460高强钢焊接H形柱轴心受压的极限承载力与荷载-挠度曲线。发现数值积分法与有限单元法所计算试件的荷载-挠度曲线基本重合。为了验证数值模型的准确性,将数值分析结果与已有试验结果进行对比;并通过对比简化残余应力分布模型与实测残余应力分布对试件极限承载力、荷载-挠度曲线的影响,检验简化残余应力分布模型的准确性。结果表明:考虑了初始几何缺陷及简化残余应力模型的数值积分法与有限单元法均可较为准确地预测Q460钢焊接H形柱的受压力学行为。采用简化残余应力模型预测Q460钢焊接H形柱极限承载力较实测残余应力分布偏保守。     

焊接铝合金构件残余应力试验研究

迄今为止,我国有关焊接铝合金构件残余应力的研究还不多见.由于铝合金与钢型材的材性等方面有诸多不同,使得焊接对铝合金的影响变得更为复杂.作为焊接影响的一个重要方面,焊接残余应力的分布规律成为迫切需要研究的重要课题.为此,采用切片法对两种方式焊接的铝合金工字型截面构件的残余应力进行了测试.通过对测试数据的分析整理,得出纵向焊接工字型截面构件残余应力的分布情况.为进一步总结焊接铝合金构件残余应力的分布规律及研究残余应力对构件承载力的影响提供了基础.     

Introducing/reproducing of welding distortion and residual stress in analysis for elastic-plastic behaviors of steel plates under compressive loads

A series of analyses was carried out to elucidate treatment of welding imperfection for simulating elastic-plastic behaviors of steel plates under compressive loads. A thermal elastic-plastic analysis based on infinitesimal deformation theory was carried out on a single-pass butt-welding of thin steel plates to predict welding distortion and welding residual stress. The obtained welding distortion and welding residual stress were introduced into an elastic-plastic large deformation analysis as initial imperfection. However, it was elucidated that welding distortion and welding residual stress could not be reproduced precisely due to unbalanced force caused by the difference between both analysis theories. Therefore, it should be confirmed whether the introduced welding distortion and welding residual stress were reproduced with high accuracy. Consequently, if welding distortion and welding residual stress cannot be reproduced, the treatment such as the convergence calculation method applied in this study should be done for precise elucidation of the elastic-plastic behavior of plates under compressive loads.     

高强度钢焊接节点残余应力对应力集中系数的影响

对一系列由屈服应力为690MPa的高强度钢板焊接而成的T型和Y型节点试件进行研究。节点焊接方式为电弧焊(SMAW)。两组试件分别采用不同的焊接工艺:一组试件在常温状态进行焊接,另一组将试件预热至100℃再进行焊接。研究两组试件靠近焊趾处的残余应力。首先,采用钻孔法研究节点的残余应力分布及变化;然后,采用ABAQUS有限元软件进行热应力耦合分析以研究节点的残余应力分布;最后,评估节点处残余应力对应力集中系数的影响。结合残余应力影响给出评估应力集中系数的新参数。     

全焊接钢结构桥梁焊接变形和残余应力的预测与控制研究

以上海闵浦二桥中的典型整体焊接节点为背景,利用热弹塑性有限元法对节点的焊接残余应力进行预测。研究结果显示:合理的多层焊方案,通过焊接变形和残余应力的相互抵消,可以起到减少焊接变形和残余应力的作用;得到了上、下弦节点(I型)的残余应力分布;实现了上下弦节点(I型)加工局部以及整体模型的焊接变形预测;为焊接变形的控制、焊接工艺的优化以及最佳装配焊接工艺的制订提供理论依据。     

Effects of welding residual stress on compressive behavior and ultimate strength of corroded plate

This study examined the effects of welding residual stress on the compressive behavior and the ultimate strength of the corroded plate. First, welding residual stress was obtained by the thermal elastic-plastic analysis. Then, the change of welding residual stress and the deflection due to the volume loss was investigated by using a newly developed program based on FEM. Finally, the effects of welding residual stress on the compressive behavior and the ultimate strength of the corroded plate were investigated by the elastic-plastic large deformation analysis. As results, the beginning point of the reduction of the initial stiffness with welding residual stress was earlier than that without welding residual stress. Such effect was observed significantly in the case that the volume was lost in the region which has compressive residual stress. Furthermore, the ultimate strength of the corroded plate was reduced by welding residual stress regardless of the plate length, the corroded regions and the reduction of the thickness. The effect of welding residual stress on the ultimate strength became small with the decrease of the thickness.     

Influence of residual stress on stress concentration factor for high strength steel welded joints

In this study, a set of plate-to-plate T and Y joints specimens made from high strength steel plates with yield stress equal to 690 MPa is investigated. The joints are fabricated by SMAW welding procedure. Two groups of specimens with different welding procedures are included: one group is composed by the joints with welding completed at ambient temperature and the other group is composed by the joints with welding completed at a preheating temperature of 100 °C. The residual stress near the weld toe is investigated for both groups. Hole-drilling method is applied to investigate the residual stress distribution and variation in joints. Sequentially coupled thermal-stress analysis is then conducted with finite element package ABAQUS to investigate the residual stress distribution in the joints. Finally, the effects of residual stress on the stress concentration factor distributions of the joints are evaluated. A new parameter is put forward in stress concentration factor evaluation to combine the residual stress effect.     

赞比亚硫酸贮罐底板焊接变形的控制技术

硫酸贮罐底板直径大、焊缝多、焊接量大,在焊接过程中将不可避免地产生焊接应力和焊接变形。焊接残余应力和变形的存在,会对焊接底板的承载能力和外形尺寸产生不同程度的影响。采用焊接变形控制技术后,可减少底板焊后的变形,释放焊接残余应力,改善焊接质量。自投产以来,至今运行状态良好,实践证明:这种技术方案能满足施工技术要求。     

扁平钢箱梁U肋焊接残余应力数值模拟分析

已建成的扁平钢箱梁桥在运营过程中发现一些与结构、构造和制造相关的病害,并且随着服役时间的增长越来越突出。其原因是扁平钢箱梁结构采用薄板组焊而成,因此,扁平钢箱梁在未受力之前,便已存在着由于焊接所产生的应力场和变形场,导致扁平钢箱梁普遍出现裂纹等病害。运用热结构耦合法对扁平钢箱梁U肋与桥面板交接处焊接的温度场和应力场进行数值模拟计算分析,并得到焊接残余应力的分布规律,为进一步分析结构病害与加固设计提供依据。     

论钢结构焊接残余应力控制与消残方法

结合施工实践，分析了钢结构焊接残余应力的成因及危害，鉴于此提出了焊接残余应力的控制目标和措施，并总结了消除构件残余应力的方法，从而提高钢结构的整体承载力、增强结构的安全性。     

平板对接焊的温度场和应力场有限元分析

针对中厚板在焊接过程中存在残余应力和变形,运用ANSYS热-结构的耦合分析功能,对焊接温度场和应力场进行了模拟计算。结果表明,焊缝区及附近存在较大的焊接残余拉应力,应力最大值接近或超过材料的屈服强度,离开焊缝区后焊接残余应力迅速衰减为压应力。     

初始缺陷对矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度的影响

为了研究焊接残余应力和几何初始缺陷对矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度的影响,采用有限元软件ABAQUS进行参数分析,参数包括壁板的屈服强度、宽厚比、几何初始缺陷取值大小、是否施加几何初始缺陷和焊接残余应力,并考虑两者耦合作用,给出考虑焊接残余应力和几何初始缺陷后的矩形钢管混凝土柱壁板有效宽度计算公式,并与试验数据进行比较。结果表明:建立的有限元模型能较好地模拟壁板的局部屈曲和屈曲后行为,焊接残余应力和几何初始缺陷都会降低壁板屈曲后强度,且焊接残余应力的影响较大; 不同强度等级的钢材都需要考虑焊接残余应力和几何初始缺陷的影响,对于屈服强度大于460 MPa的高强钢材,当宽厚比大于65时,可以忽略几何初始缺陷的影响; 给出的有效宽度计算公式可以较为准确且偏保守地预测矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度。