钢桥面板焊接应力分析

焊接钢桥越来越广泛应用,焊接残余应力、变形是对桥梁结构质量与耐久性影响较大。焊接过程中产生残余应力可能会降低桥梁的承载能力和疲劳强度甚至诱发裂纹导致灾难性事故,本文通过有限元方法计算了某大桥桥面板焊接应力和分布情况。     

基于断裂力学的钢桥面板纵肋顶板焊接细节疲劳性能对比研究

正交异性钢桥面板纵肋顶板传统单面焊焊接细节疲劳危害突出,文章采用新型双面焊焊接细节是提高其疲劳抗力的有效措施之一。针对纵肋顶板两类焊接细节,基于断裂力学评估方法,采用ANSYS有限元软件,分别在其主导疲劳失效模式裂纹萌生点位置引入初始裂纹,对其疲劳性能进行了深入系统的对比研究,结果表明:钢桥面板纵肋顶板单面焊和双面焊焊接细节疲劳裂纹扩展模式均为I型为主的复合型裂纹扩展模式,两类焊接细节I型和III型裂纹扩展规律基本一致,但II型裂纹扩展特性存在显著差异;在标准疲劳车最不利荷载工况作用下,纵肋顶板单面焊和双面焊焊接细节疲劳寿命分别为739.0×104次和1 075.3×104次,双面焊焊接细节疲劳寿命约提高了1.46倍,其疲劳性能更优。     

不锈钢焊接工字形截面残余应力分布试验研究

通过焊接加工10个不锈钢工字形截面试件（选材包括奥氏体型S30408和双相型S22253两种）,采用分割法将试件截面切分成条带,量测释放的残余应变,计算得出截面的残余应力大小与分布形态。结果表明：试件截面的残余拉应力峰值低于材料的名义屈服强度,对于奥氏体型S30408和双相型S22253两种不锈钢试件的截面残余拉应力峰值分别约为其名义屈服强度的80%和60%。基于试验结果对现有简化分布模型的评估表明其应用的局限性,提出可以较准确描述不锈钢焊接工字形截面残余应力分布的建议简化模型,结合现有的其他试验数据,对建议简化分布模型的适用范围进行了验证和推广,可以为不锈钢结构构件的稳定性研究和设计提供参考。     

焊接残余应力对钢构件受力性能的影响

文章就钢构件中的残余应力对钢构件的静力强度、稳定性及疲劳性能的影响进行了分析和研究。     

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。     

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.     

车体铝合金熔化极气体保护焊与搅拌摩擦焊残余应力研究

采用小孔法分别对6 mm厚度7020铝合金的熔化极气体保护焊及搅拌摩擦焊对接接头的残余应力进行了测试。结果表明,用两种焊接方法得到的焊接接头,其纵向应力均大于横向应力,对比7020铝合金搅拌摩擦焊接头和熔化极气体保护焊接头中的纵向残余应力,发现搅拌摩擦焊接头的纵向残余应力峰值要远远小于熔化极气体保护焊接头中纵向残余应力峰值。搅拌摩擦焊接头的最大纵向残余应力为50 MPa,而熔化极气体保护焊接头的纵向残余应力最大值已经达到了90MPa。     

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。     

高温作用后高强Q690钢焊接截面残余应力试验研究

焊接中的不均匀受热和冷却使钢材内部产生残余应力,残余应力会降低钢构件的刚度、稳定承载力和疲劳性能。钢构件在高温下的强度退化、塑性和蠕变变形会引起截面残余应力改变,从而影响其火灾下及火灾后承载力。为此,采用高强Q690钢材制作了6个焊接构件,包括H形、箱形两种截面形式。利用切条法测量其在常温(20℃)下、600℃和800℃高温作用后的截面残余应力,得到不同温度作用后残余应力的大小与分布。结果表明:高温作用后,残余应力有不同程度的释放;经历600℃作用后,箱形与H形截面残余应力幅值均下降至常温下的约35%;经历800℃作用后,箱形与H形截面残余应力幅值均下降至常温下的15%以下。基于试验结果,提出Q690焊接截面残余应力分布模型及残余应力幅值随受火温度变化的折减系数。     

不同焊接工艺钢结构焊接件的残余应力分析

通过实验测试了不同焊接工艺钢结构焊接件的残余应力,并对实验结果进行了分析。通过分析得出了较大的焊接电流对焊接件产生较大的残余应力的结论,其实验结果对焊接技术工艺实践有指导意义。     

460MPa高强度钢焊接箱形截面残余应力的试验研究和模型分析

使用分段法对460MPa高强度钢焊接箱形截面的残余应力进行试验研究和模型分析。对由不同宽厚比和厚度的钢板焊接而成的6个箱形截面进行测试,得到超过2000个原始数据,以此量化压缩和拉伸残余应力的大小和分布。阐明了宽厚比和板厚对残余应力的影响、人为误差以及各构件的相互作用。研究结果表明,压缩残余应力的大小与截面尺寸相一致,而焊缝附近区域的拉伸应力与截面尺寸关系不大。由2个人对相同截面进行测量,对测量结果进行比较,结果表明人为测量误差较小。由于每个板内的残余应力平衡,各构件之间没有残余应力。最后,建立分布模型及其简化形式,模型分析结果与试验结果相符。     

钢结构焊接残余应力的ANSYS分析

基于ANSYS平台给出了焊接残余应力数值模拟的计算流程，模拟各种条件下焊接接头残余应力大小和分布，掌握影响残余应力的主要因素，有利于优化焊接工艺设计的改进，指导钢结构工程的连接节点设计与施工。     

钢桥面板顶板与U肋接头疲劳效应分析

针对钢桥面板顶板与U肋焊接接头,开展疲劳应力有限元分析,研究该构造细部的疲劳效应,为钢桥面板抗疲劳设计与维护提供参考。建立了钢桥面板板壳单元模型,以焊趾处热点应力为指标,分析过焊孔对接头受力影响以及轮载作用下顶板应力历程及应力幅值。结果表明,板壳单元有限元模型局部细化网格尺寸不超过1.0倍顶板厚度,可得出稳定的热点应力计算值。过焊孔的设置削弱了横隔板对顶板的支撑作用,使过焊孔区域顶板应力有所增大。不设置过焊孔时,接头处由于存在较大几何与刚度突变,应力集中更加明显。热点应力对轮载的横向位置比较敏感。轮载在纵桥向与横桥向的应力影响范围都比较小,可忽略车轴、轮重及车辆间的应力叠加效应。     

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。     

相同焊接工艺条件下钢结构不同材质焊接件的残余应力分析

通过试验测试了钢结构相同焊接工艺条件下不同材质焊接件的残余应力,并对试验结果进行了分析,得出了对相同焊接工艺条件下钢结构不同材质焊接件技术工艺实践有指导意义的结论.     

焊接残余应力对网架负荷加固的影响分析

负荷条件下对网架结构进行加固时,焊接残余应力对网架结构的内力、变形有较大影响。本文结合某网架负荷加固工程,通过运用ANSYS有限元软件对焊接杆件施加等效温度荷载的方式,模拟网架负荷加固杆件焊接时的热胀冷缩。通过相应的应力、变形分析,得出焊接残余应力对网架结构负荷加固的影响。     

连续钢桁架-桁拱组合桥节点的焊接残余应力分析

焊接结构的桥梁应用越来越广泛,而焊接残余应力是影响桥梁钢结构强度的关键因素之一.利用ANSYS有限元分析软件,详细分析了上海嘉定蕴藻浜大桥桁架-桁拱结合节点的焊接残余应力和分布情况,并结合该节点局部应力分析的计算结果,为结构设计和钢结构加工提供一些建议.     

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。     

H型钢焊接残余应力的三维有限元分析

采用通用有限元软件ABAQUS对普通H型钢的焊接残余应力场、变形场进行了数值模拟,并和现有公认结果进行了对比。结果表明,数值模拟方法真实可靠,纵向残余应力影响较大,应引起足够的重视。