【摘要】：隨著鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛,鋼構(gòu)件的連接也越來越重要。在過去的半個世紀(jì)里,各國學(xué)者們對角焊縫焊接連接的受力性能做了很多的研究工作,對于角焊縫連接的研究工作主要集中在單向角焊縫,我國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017(送審稿)給出了單向角焊縫的連接構(gòu)造,但是對于三面圍焊角焊縫搭接連接的構(gòu)造要求還有空白需要填補(bǔ)。而在德國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》DIN18800-1中,對三面圍焊角焊縫有著不同的構(gòu)造要求,規(guī)定正面角焊縫需要加強(qiáng),即正面角焊縫的焊腳尺寸要求比側(cè)面角焊縫焊腳尺寸要大,并在正面角焊縫和側(cè)面角焊縫相鄰部分增加一個側(cè)面角焊縫過渡段進(jìn)行加強(qiáng)。眾所周知,德國的焊接理論和技術(shù)一直是處于世界焊接水平的領(lǐng)先地位,對三面圍焊進(jìn)行局部加強(qiáng)這一構(gòu)造做法,能增加結(jié)構(gòu)的安全性,提高焊縫質(zhì)量,減少焊接連接的破壞。因?yàn)橛羞@些優(yōu)點(diǎn),所以對三面圍焊角焊縫進(jìn)行進(jìn)一步研究,為中國設(shè)計(jì)規(guī)范里的三面圍焊角焊縫提出一些有意義的建議。為此,針對兩國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的差異性,本文特別提出了采用德國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》DIN18800-1構(gòu)造要求設(shè)計(jì)的局部加強(qiáng)的三面圍焊角焊縫和采用中國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017(送審稿)構(gòu)造要求設(shè)計(jì)的常規(guī)三面圍焊角焊縫進(jìn)行受力狀態(tài)和承載力的對比分析,包括常規(guī)型與局部加強(qiáng)型三面圍焊角焊縫連接的承載性能分析、各荷載步下的應(yīng)力對比分析和對影響連接承載力性能的參數(shù)分析等。通過對各個組試件的荷載-位移曲線、von Mises應(yīng)力云圖、應(yīng)力分布狀況和應(yīng)力路徑分析了連接的承載力、剪切強(qiáng)度和拉剪比等性能,明確了在兩個國家的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對于三面圍焊角焊縫構(gòu)造要求這部分更加優(yōu)化的建議,以及各參數(shù)的合理取值范圍。通過對比分析,結(jié)果表明:按照德國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》DIN18800-1設(shè)計(jì)的三面圍焊角焊縫相比中國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017(送審稿)更優(yōu)化,承載力更大,應(yīng)力分布更均勻,出現(xiàn)應(yīng)力集中情況較少,延緩了焊縫段的破壞,正面角焊縫和側(cè)面角焊縫的過渡加強(qiáng)段幾乎同時達(dá)到破環(huán),有效利用了側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度。因此,局部加強(qiáng)的三面圍焊角焊縫能夠一定程度地提高三面圍焊的力學(xué)性能,將各焊縫段的極限強(qiáng)度更加完全的發(fā)揮出來,且節(jié)省了鋼材,為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一定的參考價值,并且有效提高了結(jié)構(gòu)的承載力和安全儲備,為三面圍焊角焊縫在實(shí)際工程應(yīng)用中的焊接質(zhì)量提供了保障。本文的主要研究內(nèi)容包括:(1)通過對有限元計(jì)算分析和三面圍焊角焊縫連接的靜力性能試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,驗(yàn)證了有限元模型的正確度和精度。(2)合理地對三面圍焊角焊縫進(jìn)行局部加強(qiáng)后,與常規(guī)三面圍焊角焊縫連接對比分析,通過von Mises應(yīng)力分析、荷載-位移曲線等方面的分析,評價局部加強(qiáng)的三面圍焊角焊縫連接在力學(xué)性能上發(fā)揮的作用。(3)通過對局部加強(qiáng)的三面圍焊角焊縫連接的各個參數(shù)進(jìn)行分析,明確合理的取值范圍和構(gòu)造要求。(4)總結(jié)中國和德國的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對三面圍焊角焊縫的計(jì)算方法,將數(shù)值分析計(jì)算結(jié)果與中國和德國的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的計(jì)算結(jié)果分別進(jìn)行對比,并采用數(shù)值分析結(jié)果來研究目前兩國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的設(shè)計(jì)公式對局部加強(qiáng)的三面圍焊角焊縫連接的適用性,分析對比各個參數(shù)對兩國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中公式的影響。
【圖文】：

影響結(jié)構(gòu)的剛度 強(qiáng)度 穩(wěn)定，使結(jié)構(gòu)的承載力下降 為此，常需進(jìn)行變形的校正和應(yīng)力的消除處理，導(dǎo)致工作量和成本提高 （2）對應(yīng)力集中敏感 焊接結(jié)構(gòu)的整體性強(qiáng)，剛度大，焊縫布置位置 數(shù)量 次序等都會影響到應(yīng)力的分布，產(chǎn)生應(yīng)力集中，而應(yīng)力集中又是脆性斷裂 疲勞等破壞的起源，所以焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時要處理好 （3）焊接接頭的性能不均勻 焊接金屬是由母材和填充金屬在焊接熱作用下熔合而成的，靠近焊接金屬的母材受熱影響，組織性能均發(fā)生變化，產(chǎn)生熱影響區(qū)，因此焊接接頭的成分 組織 性能都是個不均勻體，不均勻性對結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為和斷裂行為都有著重要的影響 1.2.2 焊接結(jié)構(gòu)的焊縫形式[8][9][10]焊縫根據(jù)鋼材的相互位置的不同分成不同的連接形式，通�？梢苑譃榇罱舆B接 對接連接 角接連接和 T 型連接 4 種類型，如圖 1-1 所示 這些連接使用的焊縫主要有角焊縫和對接焊縫

局部加強(qiáng)的三面圍焊角焊縫連接受力性能研究及參數(shù)分析1 對接焊縫焊接接頭[11][12][13]接焊縫可以用于厚度相近或者相同的兩個構(gòu)件的相互連接，由于對接焊縫具有：勻平緩，傳力路徑簡潔，受力性能較好，，靜力和疲勞強(qiáng)度較高，用料相對經(jīng)濟(jì)，顯應(yīng)力集中等特質(zhì)，因而在鋼結(jié)構(gòu)的使用中，不可避免 而且對接焊縫的連接板需要開成不同的坡口形式，把焊縫金屬填充到坡口里面，因而對接焊縫是對接連的一部分 接焊縫按照受力方向的不同又可以分為正對接焊縫和斜對接焊縫，當(dāng)正對接焊縫強(qiáng)度不能滿足要求時，應(yīng)該增加焊縫的長度，或者使用斜對接焊縫 1）正對接焊縫焊縫質(zhì)量為一級或二級時，或承受抗壓和抗剪的三級對接焊縫，即對接焊縫與焊度設(shè)計(jì)值相等，此時可采用正對接焊縫，如圖 1-2 所示
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU391

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