基于ANSYS平台的焊接残余应力模拟

基于 ANSYS平台给出了焊接残余应力数值模拟的计算流程 ,利用 APDL 语言编程实现该模拟焊接接头残余应力大小和分布 ,模拟结果与实测结果吻合较好。对于优化焊接工艺设计具有较好的指导作用     

考虑焊接残余应力的钢桥面板U肋焊接处局部应力分析

为研究正交异性钢桥面板的顶板与U肋焊缝连接处残余应力及与外荷载组合作用下的局部受力特征,针对宽体钢箱梁工程实例,基于热弹塑性有限元法对该焊缝的施焊过程进行了数值模拟,分析了焊接过程中温度场和应力场的变化；以初应力的方法实现了焊接残余应力与外荷载作用的组合。研究结果表明：面板下缘垂直于焊缝方向的残余拉应力峰值接近材料的屈服强度,远离焊缝的区域应力急剧减小,焊趾处的横向残余应力要明显大于焊根处；由面板上缘至下缘,纵向残余应力由压应力变为拉应力,横向残余应力呈现出“拉应力-压应力-拉应力”的交替变化趋势；以初应力的方式考虑残余应力,稳定应力场的相对误差可控制在5.0%以内；自重与二期恒载对焊缝区局部应力场的分布特征和焊根及焊趾处的应力极值的影响不大(1.7%以内)；外荷载中考虑局部对称轮载作用且未考虑焊接残余应力在外荷载作用下的消散情况时,焊根及焊趾处垂直于焊缝的横向应力极大值最大分别可增大10.7%、17.6%；焊接残余应力及与外荷载组合作用下,焊趾及焊根位置处沿面板厚度应力的分布符合“直线+抛物线”的规律。     

预拉伸对铝合金桶体焊接残余应力和变形影响的数值模拟

利用ANSYS软件模拟在有预拉伸应力和无预拉伸应力作用下,厚度为4mm的7075铝合金试板的焊接。结果表明：预拉伸焊接法可有效减小铝合金薄板焊后的残余应力和变形。预拉伸应力抵消了部分焊接区热膨胀产生的压缩应力,从而减小了压缩塑性变形,进而减小了冷却时焊接区域的拉伸应力,相应地远离焊缝区域的压缩应力也随之减小。     

环形件残余应力测试与数值模拟

针对薄壁类零件受残余应力影响而产生变形开裂,且残余应力研究手段少、实验研究费用高等突出问题,基于Abaqus平台建立了GH4169、TC4环件在冷却过程中残余应力场的有限元模型,分析了环件冷却过程中残余应力场的分布规律;通过对比,模拟数据与残余应力实测数据分布规律一致,且误差均小于30MPa。结果表明,所建立的应力场预测模型能够有效可靠地预测残余应力场的水平及分布状态。     

焊接残余应力工程估算法的数值分析验证

利用多层焊热弹塑性有限元程序，对文献中所提出的对接焊结构焊缝区的残余应力估算公式进行数值验证。结果表明二者吻合较好，从而为该估算公式的工程应用提供了依据。     

钢结构厚板焊接残余应力有限元分析

采用ANSYS有限元分析软件对厚钢板对接焊、T型焊进行模拟分析,得出焊缝截面处横向与纵向残余应力的大小和分布,与实测结果基本吻合。从而总结出2种不同焊接形式残余应力的分布规律,以便设计人员在进行焊缝设计时对残余应力进行估算。     

锤击处理消除白口铸铁焊接残余应力的数值分析

根据锤击力作用的特点，建立了锤击消除焊接应力的有限元数学模型，利用该模型对白口铸铁焊补过程进行了实例分析；应用力学和金属学理论，探讨了锤击处理消除焊接应力的机制。研究结果表明：锤击作用在合适的规范下，可以有效的消除焊接残余应力，防止裂纹的产生。     

硬质合金圆环与钢基体钎焊接头残余应力的数值分析

针对硬质合金钎焊冷却过程中产生很大的热应力而导致裂纹这一问题,利用有限元软件MARC对硬质合金圆环钎焊在钢基体上的残余应力大小及分布进行了模拟,研究了钎缝厚度、钎焊压力对钎焊焊后残余应力大小及分布规律的影响．结果表明,钎缝厚度存在最佳值,在一定范围内钎焊压力增大,残余应力减小．经实验验证,计算结果与实验基本一致．     

厚板焊接残余应力的测试

运用条形切割法 ,对桥梁、建筑等结构设计中常用的厚板焊接箱形杆件等构件的残余应力分布进行实例测试 ,通过对测试数据的分析整理 ,得出厚板焊接箱形杆件和 T形杆件截面纵向残余应力分布情况 ,为进一步总结焊接结构的残余应力分布规律提供了基础 .     

圆弧形底面扁平钢箱梁局部应力分析

采用从整体到局部、从粗放到精细的两阶段两尺度分析方法,对国内首个圆弧形底面扁平钢箱梁在运营状态下的局部应力进行分析。用大尺度单元建立全桥模型,用小尺度单元建立梁段模型。通过分析全桥模型获得梁段模型的边界约束力。在此基础上,利用梁段模型研究钢箱梁在恒载和活载作用下顶、底板的应力响应。研究表明：圆弧形底面扁平钢箱梁顶、底板均存在剪力滞现象,U肋对跨中截面应力分布的影响大于墩顶附近截面。圆弧形底面钢箱梁的底板正应力不均匀程度略大于折线形底面钢箱梁。     

跨线钢箱梁桥顶推落梁过程的数值模拟

为了研究钢箱梁在高位落梁过程中的受力性能以及局部屈曲性能,以后丁香三号桥为工程背景,提出了一种新的交替式高位落梁工艺.基于ABAQUS有限元软件对落梁过程进行了数值模拟,建立了高位落梁过程三个工况的有限元模型,使用集中荷载模拟千斤顶对梁体的支反力.对三个工况的应力云图和屈曲模态进行分析,结果表明,模拟数据与监测数据吻合较好,结构的应力应变均能满足施工要求.本文提出的高位落梁工艺和数值模拟方法可为类似工程提供参考.     

钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术

为了探究控制钢结构焊接过程变形策略,通过钢板对接方法研究了焊接残余应力及焊接变形.以两块同料、同尺寸钢板对接解析焊接工艺过程,设定常态焊接工艺参数,在焊接钢板上进行焊接横向及纵向残余应力计算,并在焊接过程构建温度场,建立有限元模型,绘制其温度曲线图,探究残余应力变化趋势及分布情况.结果表明,对接焊接钢结构焊缝附近部分残余应力较大,结构残余应力在初始加热时期会呈现较快下降趋势,后逐渐趋于平缓,钢板对接焊接变形主要原因是纵向残余应力过大,可通过平行加热处理降低纵向残余应力的影响.     

润扬悬索桥钢箱梁受力分析及实验研究

为了研究大跨度悬索桥扁平钢箱梁的工作行为与受力性能,以主跨1490m的润扬悬索桥为研究对象,基于大型有限元分析软件ANSYS建立了该桥的三维有限元整体计算模型,并对其进行了各种工况下的非线性静力分析．在此基础上运用子模型方法,基于局部精细模型计算了钢箱梁的各关键部位的应力．理论和试验结果都表明,该桥钢箱梁各关键部位在车载作用下的应力水平都比较低,但其顶板和顶板U形肋出现的应力疲劳值得重视．     

自锚式悬索桥大跨度钢箱梁顶推施工技术研究

蚌埠市大庆路淮河公路桥采用顶推施工技术.结合工程的实际概况,对钢箱梁顶推施工提出2种不同的施工方案,一是传统的拖动式顶推,二是步履式顶推方案.采用有限元软件对2种施工方案进行对比分析,选出适合工程条件的优化方案.     

厚壁球冠结构焊接变形及残余应力数值实验研究

潜艇球面艏端隔壁结构在工程焊接过程中产生的焊接变形及残余应力是关系到潜艇安全的重要指标．为了保证焊接构件的可靠性，准确推断潜艇球面艏端隔壁构件焊接过程中的力学行为，有必要针对厚壁球冠结构的焊接变形及残余应力进行数值实验分析．该文在大型有限元软件ANSYS的基础上，开发了相应的焊接程序，对焊接过程中结构的应力、变形进行了数值模拟；并将模拟结果与相关的理论值及实验值进行对比分析．对比结果表明，数值实验结果与理论结果基本吻合，可以满足工程要求．在此基础上，对厚壁球冠结构的焊接过程进行三维有限元分析，得到了球冠结构焊接时的变形及残余应力的变化规律，为结构的加工工艺提供了可靠的依据．     

焊接残余应力对压力容器疲劳裂纹扩展的影响

给出了焊接残余应力对压力容器疲劳裂纹扩展的影响,采用断裂力学理论分析疲劳行为,引用了裂纹张开率U和有效应力强度因子幅值△Keff的概念.     

大跨径钢结构箱梁桥铺管法热力融雪研究

摘要：本文在道路融雪除冰基础上,分析研究了融雪除冰技术的热融化法在钢箱梁桥上的应用。并根据现代钢箱梁桥及其铺装较薄的特点,对热力管道的铺设提出新的方法,改变传统道路融雪设计上埋管于道路和桥梁铺装层中的方式,换成钢箱顶板下部的铺设位置,并对两种铺设方式的温度场进行对比分析。又基于低温钢材脆性理论和钢箱梁桥疲劳特性分析,钢板处铺设方式保证了钢箱薄弱处冬季工作温度,防止该处发生脆性破坏,既保证了融雪除冰的要求,又保证了钢箱梁桥的安全工作状态。     

预应力钢箱梁的非线性分析

为提高预应力钢筋梁的计算精度，对预应力钢箱梁的两个受力阶段作了全过程非线性分析，建立了预应力钢箱梁的非线性分析模型，采用平衡原理和能量原理分别推导出预应力钢箱梁在预加力阶段和荷载阶段的控制微分方程，用上述方程进行理论计算所获得的数据，如钢梁的跨国挠度、底板应变均与预应力钢箱梁模型的实验结果符合良好，表明了建立的模型和所推导的控制微分方程的有效性和正确性，对影响钢箱梁刚度的因素诸如预加力的大小，预应力钢索的跨中垂度等进行了详细讨论，讨论结果表明，当外荷载较小时，预加力对钢箱梁刚度影响较小，当外荷载较大时，预加力对钢箱梁刚度影响较大，钢索在跨中的垂度越大对钢箱梁刚度的提高越大。     

简支薄壁钢箱梁的畸变效应研究

薄壁钢箱梁抗弯刚度和抗扭刚度大、安装养护方便、轻巧美观,在公路交通中广泛应用。而钢箱梁壁厚较薄,因此钢箱梁的畸变效应研究变得比较重要,此前多数文献仅就横隔板的设置对钢箱梁的畸变效应进行过研究,而对钢箱梁的其他几何特征参数对钢箱梁畸变效应影响的研究很少。通过有限元软件就简支钢箱梁采用壳单元分析其畸变效应,发现除跨中设置的横隔板对箱梁效应明显外,箱梁的宽高比及箱梁顶板与腹板的夹角对箱梁的畸变效应也很明显。