基于ANSYS软件的焊接工字型截面梁残余应力的有限元分析

根据热弹塑性应力理论、有限元理论 ,用大型有限元软件ANSYS对焊接工字型截面梁进行残余应力分析 ,分析结果表明 ,焊接残余压应力的分布与截面几何参数有关 ,为用有限元分析焊接工字型截面梁残余应力提供了一种方法。     

厚板焊接残余应力有限元分析

根据热弹塑应力理论、有限元增量理论,利用大型有限元软件ANSYS对于厚板建立有限元模型,模拟分层焊接过程,查看不同分层过程对厚度方向残余应力分布的影响。研究I形、V形、X形坡口焊接,分析不同坡口形式对焊接残余应力的影响。分析结果表明,厚板分层焊接能降低焊接残余应力,坡口的选择对残余应力有明显影响。为残余应力的理论分析提供参考。     

对焊管道焊接残余应力分布规律的有限元分析

以大型通用有限元软件ANSYS为基础,建立了对焊管道三维有限元计算模型。通过对焊接温度场、应力场计算结果的分析,得出了对焊管道焊接残余应力的应力集中区域以及焊接残余应力在管道厚度方向的分布规律。分析结果表明:线热源无法准确模拟出施焊过程中焊缝的热交换过程和熔池现象;管道对接焊时,会在施焊终点处形成较大的应力集中区域;在管道内、外表面,径向残余应力在焊趾处均表现为拉应力,随距焊趾距离的增加迅速转化为压应力,轴向残余应力在管道外表面表现为压应力,在管道内表面表现为拉应力;在管道厚度方向,径向残余应力在焊趾处表现为拉应力,并随深度的增大而增大,轴向残余应力在近外表面区域表现为压应力,随着深度的增大,逐渐转化为拉应力。     

焊接残余应力对钢框架节点承载力影响研究

为了研究焊接残余应力对钢框架承载力的影响,本文采用有限元分析模型,通过改变翼缘厚度和翼缘宽度提取不同分析模型的残余应力值,分析其变化规律,利用残余应力的平均值来分析残余应力对应力强度因子和对梁节点下翼缘拉应力的影响,通过比较得出结论:考虑残余应力后,I型裂纹尖端应力强度因子K_I增大,而且随着翼缘厚度和宽度的增加,残余应力对K_I的影响逐渐增大,但即使考虑残余应力,K_I也远小于平面应变断裂韧度K_(IC);考虑残余应力后梁翼缘拉应力都比不考虑残余应力时大,但随着翼缘厚度的增大,梁翼缘拉应力减小的幅度逐渐增大,而翼缘宽度增大后,梁翼缘拉应力反而有所增加,由此可见提高焊缝抗拉强度,增大梁翼缘厚度比加宽梁翼缘更有效。     

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。     

不等厚钢板对接焊缝焊接残余应力研究

为研究钢结构桥梁中不等厚钢板对接焊缝焊接残余应力的大小及分布规律,文中采用ABAQUS模拟软件,建立了16 mm厚与24 mm厚Q345qD钢板对接多层焊三维有限元模型,通过顺序耦合的方法对焊接过程进行了模拟,并将模拟得到的应力场结果与盲孔法试验结果进行对比验证。结果表明沿垂直于焊缝路径上,纵向残余应力在远离热影响区表现为压应力,而在热影响区表现为拉应力,较薄钢板一侧的纵向残余应力略小于较厚钢板一侧的残余应力。横向残余应力一致表现为拉应力,其分布规律具有明显的不对称性。在平行于焊缝路径上,纵向残余应力变化明显,呈现为拉-压交替的分布形式,横向残余应力在焊缝两端表现为压应力,且向试件中心逐渐过渡为拉应力。     

铸钢节点环形对接焊缝残余应力分析

在热-弹塑性理论的基础上,以环形对接焊缝连接的G20Mn5铸钢圆管与Q345普通圆管为分析模型,采用ANSYS有限元分析软件,选择内生热率热源模型模拟焊接热输入,利用生死单元技术模拟焊接填充过程,选取普通圆管的径厚比、铸钢圆管与普通圆管的壁厚比及普通圆管的壁厚作为残余应力的影响因素进行参数化分析。结果表明,在焊缝金属区,随普通圆管径厚比的增加,内、外表面横向压应力及内表面纵向拉应力增大;随铸钢圆管与普通圆管的壁厚比的增加,内表面横向压应力增大而外表面横向压应力减小;随普通圆管的壁厚的增加,内表面横向压应力增大而外表面横向拉应力减小,内表面纵向拉应力减小而外表面纵向拉应力增大。在此规律基础上,提出了可供工程参考的残余应力的范围。     

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。     

厚板焊接柱残余应力的有限元分析

厚板焊接柱极限承载力研究的关键是焊接残余应力的确定.本文应用热弹塑性应力分析理论,有限元法计算了厚板焊接箱形截面的残余应力分布.结果表明:由于三维残余应力的影响,厚板焊接箱形截面中纵向残余拉应力的峰值略高于钢材的屈服点,残余压应力分布区的大小及压应力峰值不仅与焊接输入热量有关,而且与截面积的大小有直接关系.受厚板截面本身的几何形状所影响,箱形截面有焊缝一侧壁板与另一侧壁板残余应力分布及大小有明显的不同.两个1/4箱形截面的焊接残余应力实测基本上验证了理论分析.     

基于盲孔法的高强焊接圆钢管表面残余应力试验研究

为研究高强焊接圆钢管残余应力分布模式,基于盲孔法对21个高强焊接圆钢管的5个外表面、1个端部内表面纵向残余应力分布进行测量;对盲孔法应变释放系数A、B进行平面试验及平面有限元标定,验证有限元标定的可靠性;进行柱面有限元标定并依据形状改变比能修正法对试验测量结果进行塑性修正,提出埋弧焊接、高频焊接圆钢管外表面纵向残余应力分布模型。研究结果表明：柱面有限元模型可弥补应变计弧面形状造成的误差,与平面试验标定结果相比,对于截面规格为■325×8的埋弧焊接圆钢管标定系数A误差可达6.1%,对于截面规格为■356×10的埋弧焊接圆钢管,标定系数B误差可达5.0%;与平面有限元模型标定结果相比,由柱面标定得到的应变释放系数A随直径增大而减小、系数B随直径增大而增大,并逐步趋近于平面标定结果。沿着焊接方向1/4、1/2、3/4柱高截面最大纵向残余应力数值相近,最大残余拉、压应力分别为0.96■、-0.27■。高频焊接圆钢管端部内表面与外表面残余应力分布模式不同,外表面以残余拉应力为主且最大为0.46■,内表面以残余压应力为主且最大为-0.37■。提出的纵向残余应力分布模型与实测数据吻合较好。     

多高层钢框架的双重非线性有限元分析

本文基于非线性连续介质力学的有限变形理论和结构分析的塑性铰形成机理 ,介绍一种用于多高层钢框架结构双重非线性分析的简化单元模式和有限元方法 ,并推导了简化单元模式的增量刚度矩阵。它可以考虑杆件横截面塑化、塑性区长度、残余应力、轴力的二阶效应和轴力降低杆件截面极限弯矩等几何和材料非线性因素的影响。通过算例表明 ,本文方法是可靠的 ,可供工程设计人员参考。     

Experimental research on surface residual stress of high strength welded circular steel tube based on hole-drilling strain-gage method

为研究高强焊接圆钢管残余应力分布模式，基于盲孔法对21个高强焊接圆钢管的5个外表面、1个端部内表面纵向残余应力分布进行测量；对盲孔法应变释放系数A、B进行平面试验及平面有限元标定，验证有限元标定的可靠性；进行柱面有限元标定并依据形状改变比能修正法对试验测量结果进行塑性修正，提出埋弧焊接、高频焊接圆钢管外表面纵向残余应力分布模型。研究结果表明：柱面有限元模型可弥补应变计弧面形状造成的误差，与平面试验标定结果相比，对于截面规格为φ325×8的埋弧焊接圆钢管标定系数A误差可达6.1%，对于截面规格为φ356×10的埋弧焊接圆钢管，标定系数B误差可达5.0%；与平面有限元模型标定结果相比，由柱面标定得到的应变释放系数A随直径增大而减小、系数B随直径增大而增大，并逐步趋近于平面标定结果。沿着焊接方向1/4、1/2、3/4柱高截面最大纵向残余应力数值相近，最大残余拉、压应力分别为0.96fy、-0.27fy。高频焊接圆钢管端部内表面与外表面残余应力分布模式不同，外表面以残余拉应力为主且最大为0.46fy，内表面以残余压应力为主且最大为-0.37fy。提出的纵向残余应力分布模型与实测数据吻合较好。     

索膜结构找形分析的ANSYS实现

本文介绍了膜结构体系的分类、膜结构设计的内容和分析方法等 ,并应用ANSYS有限元软件对上海郁厅峰住宅小区膜结构建筑进行了找形分析 ,研究了使用ANSYS进行索膜结构找形及应力分析的方法 ,并提出了找形分析中一些重要问题的解决方案。     

灰渣坝抗震稳定性的三维有效应力动力分析

采用三维有效应力动力分析方法 ,分析研究了某灰渣坝在 8度地震作用下的稳定性。分析中同时考虑了坝体的三维特性以及地震荷载作用下孔隙水产生、扩散、消散作用对材料剪切模量和坝体滑动稳定性的影响 ,利用三维有限元程序最终得出灰渣坝不同时期的稳定情况及最危险断面     

单桩非线性分析的半解析半数值方法

在分析了桩侧摩阻力和桩周土剪切位移相互关系的基础上 ,提出了一种单桩非线性分析的半解析半分析方法 ,该方法可以分析位于多层介质中单桩的非线性位移。在该方法中 ,采用了两种模型 ,第一种为Randolph提出的解析式 ,该方法可计算在剪切应力作用下土的位移的和桩周土的剪切应力 ,另一个模型为双曲线模型 ,该曲线可用来描述桩侧摩阻力与桩周土的局部剪切位移的非线性关系。该计算方法所得到的计算结果与现场试验结果以及有限元计算结果非常吻合     

折线型面板堆石坝——改善面板应力状态

数值计算和原型观测结果都表明,面板堆石坝靠近两岸的面板拉应力较大,个别部位拉应力甚至超过面板混凝土抗拉强度设计值,由于混凝土抗拉强度只有抗压强度的6%⁹%,拉应力往往是确定面板混凝土标号乃至影响面板安全的控制因素。本文提出了以折线型面板替代直线型面板来减小面板上拉应力的新设想,通过某水电站面板堆石坝的三维有限元法数值计算表明采用折线型面板可以有效地减小面板的拉应力,同时面板垂直缝的张开变形和周边缝的张开变形也都减小。因此,对于高面板堆石坝或河谷形状较陡的面板堆石坝工程,采用折线型面板可能更有利于大坝的安全。