本文關(guān)鍵詞：基于不同焊縫建模的管結(jié)構(gòu)K型及T型節(jié)點(diǎn)靜力性能研究

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【摘要】：本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)連接焊縫的焊材進(jìn)行了單向拉伸試驗(yàn),得到了連接焊縫的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建了帶有連接焊縫的管結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的有限元模型,探討了不同焊縫建模對(duì)K型及T型圓鋼管節(jié)點(diǎn)極限承載力的影響情況。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：(1)管結(jié)構(gòu)連接焊縫焊材拉伸試驗(yàn)：采用常見的Q235及Q345鋼材,焊接為全熔透對(duì)接焊縫與T型角焊縫,截取全比例棒狀試件做單向拉伸試驗(yàn),確定材料的屈服強(qiáng)度、彈性模量、極限強(qiáng)度及極限應(yīng)變等基本參數(shù),測(cè)出典型的荷載-位移曲線,同時(shí)還研究了材料型號(hào)、焊接形式、鋼材軋制方向等對(duì)材料靜力性能的影響,基于以上試驗(yàn)研究建立了各個(gè)試件的本構(gòu)模型并擬合出相應(yīng)數(shù)學(xué)表達(dá)式,之后對(duì)焊縫模型進(jìn)行了有限元程序驗(yàn)證,最后簡要說明了母材試件和焊材試件斷口的形式。研究表明：焊接過程對(duì)T型角焊縫左右兩邊焊縫金屬強(qiáng)度的影響較大,但是對(duì)材料特性的影響較��；對(duì)同種鋼板,平行和垂直方向的極限應(yīng)變值是不同的,但強(qiáng)度差異不明顯；通過合理的試件尺寸設(shè)計(jì),得到幾種典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。采用ANSYS有限元的PLANE42單元對(duì)焊材試件進(jìn)行了數(shù)值模擬,驗(yàn)證了焊材模型的可行性。(2)連接焊縫不同節(jié)點(diǎn)的有限元分析：以K型及T型圓鋼管節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象,引進(jìn)相關(guān)拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù),采用ANSYS軟件對(duì)連接焊縫按不同單元類型進(jìn)行模擬,研究了K型及T型圓鋼管節(jié)點(diǎn)的承載能力及無量綱參數(shù)β、γ、ι對(duì)節(jié)點(diǎn)破壞模式和承載力的影響。研究表明：實(shí)體模型和殼體模型在承載力分析上都是可行的,但是由于殼體模型比實(shí)體模型簡單、節(jié)省時(shí)間,因此可利用殼體單元進(jìn)行大規(guī)模的計(jì)算并且有較好的精確度；在弦桿與腹桿的交界處,建立一圈殼體單元,并取弦桿壁厚一半的方法能較好的模擬焊縫,具有較好的通用性；不考慮焊縫有限元模型計(jì)算承載力比試驗(yàn)值約低20%；建模中如果考慮焊縫模擬,有限元模型計(jì)算承載力比試驗(yàn)值約低13.03%；用實(shí)體單元和殼體單元模擬焊縫,均會(huì)提高節(jié)點(diǎn)承載力,且實(shí)體單元模型的有限元值更接近試驗(yàn)值；將焊材材料性能和母材材料性能分開考慮與采用單一材性的傳統(tǒng)模擬方法相比,前者得到的圓鋼管相貫節(jié)點(diǎn)承載力更加符合實(shí)際。K型節(jié)點(diǎn)的承載力隨p和ι的增加而增大,隨γ的增加而減�。籘型節(jié)點(diǎn)的承載力隨著p的增加而增大,隨γ,的增加而減小,隨ι的變化不大。本研究的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是：首次系統(tǒng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)連接焊縫的焊材進(jìn)行其本構(gòu)研究,為連接節(jié)點(diǎn)的焊縫模擬奠定了基礎(chǔ),也為后續(xù)損傷本構(gòu)建立提供了試驗(yàn)數(shù)據(jù)；對(duì)鋼管結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)有限元模型的建立,提出焊材與母材分別考慮應(yīng)力應(yīng)變曲線,且用實(shí)體單元模擬焊縫更加符合實(shí)際。
【學(xué)位授予單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU391

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