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.     

T型熔透焊接头残余应变有限元分析

厚板在焊接过程中会产生较大的残余应力和变形,通过对不同形式的T型熔透焊接头的残余应变进行有限元计算,分析了焊缝高度、钢板厚度、预热温度对接头残余应变的影响。     

厚板对接焊缝残余应力有限元分析

本文对钢结构中厚板对接焊缝进行有限元分析,通过模拟焊缝的生成,展示出厚板对接焊缝残余应力的分布特点,为改善焊接工艺,减少焊接残余应力的影响提供依据。     

损伤和残余应力对钢构件性能的影响

研究累积损伤、厚度方向和纵向残余应力对焊接组合厚板钢构件承载力和刚度的影响,对不同尺寸参数的构件的滞回性能进行了分析比较。结果表明,在静力作用下,累积损伤模型和残余应力对极限承载力的影响微小,对于刚度的影响较大,在低周往复荷载作用下,累积损伤模型和残余应力会使厚度偏大的构件滞回性能减退更加明显。所以采用合理的损伤模型和残余应力有利于正确分析焊接组合厚板钢构件的力学性能,从而增加整体结构的可靠度。     

对接焊缝构造形式对Q460高强钢梁柱节点断裂性能的影响研究

为深入研究对接焊缝构造形式对Q460高强钢梁柱节点断裂性能的影响,对比分析了4种不同构造形式对接焊缝节点试件的断裂特性,采用ANSYS有限元分析软件对4种节点试件进行了单调荷载作用下的数值模拟:采用等效塑性应变指数和开裂指数作为断裂性能的评估指标,分析沿指定路径节点试件的断裂特性;研究焊接残余应力对节点试件断裂性能的影响。结果表明:单边V形坡口衬板单边焊试件、I形坡口衬板单边焊试件、单边V形坡口去除衬板3种节点试件在沿对接焊缝两端及翼缘中部区域出现应力峰值;推荐采用的单边V形坡口双边焊缝衬板的试件沿焊缝区域应力分布较为平缓,能够将高峰应力值外移至焊缝区域以外,避免焊缝及热影响区域发生断裂破坏;与其他3种焊缝构造形式相比,其抗脆断能力较强。基于以上分析,建议高强钢梁柱对接焊缝的衬板宜采用带双边焊缝连接的构造形式,以提高其抗断裂能力。     

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。     

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。     

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。     

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。     

薄壁钢管残余应力有限元分析

根据热弹塑性应力理论、有限元增量理论 ,利用大型有限元软件ANSYS对直焊缝薄壁钢管进行残余应力分析 ,分析结构表明 ,焊接中心残余拉应力最大 ,截面上拉压应力交替出现 ,并与试验结果相比 ,吻合较好 ,为残余应力的理论分析提供参考。     

栓焊混合连接狗骨式梁柱钢节点残余应力有限元分析

焊接作为结构连接的一种重要形式被广泛应用于钢结构中.焊接过程中由于温度梯度产生的焊接残余应力,给实际工程安全带来很大的威胁,所以研究钢结构在焊接过程中产生的残余应力是十分必要的.利用有限元数值模拟软件ANSYS建立狗骨式梁柱节点顶底角钢、焊缝、螺栓混合连接的三维有限元模型,模拟梁柱节点焊接的温度场,在热弹塑性理论基础上求解焊接残余应力.结果表明：构件在焊接过程中主要受拉,并且在不同位置的应力各不相同.由于狗骨式节点的存在,削弱了节点对梁部分的约束.在梁上翼缘螺栓上出现焊接残余应力的最大值,在腹板角钢与柱连接的中间螺栓处出现最小值.这与规范中的规定基本相符.     

焊接钢梁残余应力有限元分析

采用通用有限元软件ANSYS模拟分析焊接工字梁的焊接过程,对焊接残余应力场进行数值模拟并进行有限元分析,从而得到焊接钢梁残余应力的大小及分布规律,以便设计人员在进行相关焊缝设计时对残余应力的大小进行估算,为工程实践应用提供一定的指导。     

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。     

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。     

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。     

给水管道贴边岔管节点的有限元分析探讨

贴边岔管是钢管分岔节点形式的一种,通过贴焊补强板加强钢管由于开孔导致的承载力削弱。本文采用弹塑性有限元方法分析了不同直径比、不同分岔角度的贴边岔管在正常使用状态和极限工作状态下的受力行为,得到两种工况下岔管节点的应力分布和变形形状。对贴边岔管节点的补强板构造形式进行参数化分析,得到各组补强板补强作用下贴边岔管的应力分布及变形状态,提出不同贴边岔管的有效补强板尺寸,可以为实际工程提供参考依据。本文研究表明有限元方法在贴边岔管分析中有独特优势。     

四角钢连接钢框架-钢板剪力墙结构抗震性能研究

基于半刚接框架-钢板剪力墙试件的低周反复加载试验,采用ANSYS有限元软件对其滞回性能进行了数值模拟。分析循环荷载作用下试件的滞回性能及承载能力,考察其应力、变形发展历程、耗能机理和破坏模式。试验和有限元分析结果均表明：内填板的设置缓解了节点区自身的延性要求,框架和钢板墙协同工作良好,结构体系耗能优异,安全储备高,是一种理想的抗侧力结构体系。有限元模拟结构应力和变形发展历程与试验结果基本吻合。由于初始偏心、焊接残余应力等原因,弹性工作阶段,有限元分析的峰值荷载与试验值比较接近;进入塑性阶段,有限元分析的峰值荷载比试验值大,滞回环更饱满。