本文關(guān)鍵詞： 鋼橋 厚板 焊接殘余應(yīng)力 數(shù)值模擬 盲孔法 逐層銑削法　出處：《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：目前,在工廠制造的橋梁鋼結(jié)構(gòu)一般采用焊接作為構(gòu)件的連接方式,現(xiàn)場(chǎng)拼裝也逐漸從栓焊向全焊連接發(fā)展,因此,焊接殘余應(yīng)力日益成為影響鋼橋構(gòu)件力學(xué)性能和使用壽命的突出因素。相較于薄板,鋼橋焊接結(jié)構(gòu)中材料板厚通常較大,焊接殘余應(yīng)力分布更為復(fù)雜,不宜忽略厚度方向的殘余應(yīng)力以及殘余應(yīng)力在厚度方向上的變化情況。針對(duì)這一問(wèn)題,本文以45mm厚度的Q345qD對(duì)接焊鋼板為對(duì)象,運(yùn)用數(shù)值模擬和試驗(yàn)測(cè)量相結(jié)合的方法,對(duì)橋梁用結(jié)構(gòu)鋼厚板焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律進(jìn)行了研究,主要工作如下:(1)簡(jiǎn)要介紹了我國(guó)焊接鋼橋的發(fā)展和厚板在鋼橋建設(shè)中的應(yīng)用情況,并說(shuō)明焊接鋼橋的疲勞和厚板層狀撕裂兩個(gè)典型問(wèn)題都與焊接殘余應(yīng)力密切相關(guān);分別概括了焊接殘余應(yīng)力的定義、產(chǎn)生、分類(lèi)以及對(duì)結(jié)構(gòu)的影響,并從基礎(chǔ)理論、數(shù)值模擬技術(shù)和測(cè)量方法三個(gè)方面總結(jié)了焊接殘余應(yīng)力相關(guān)問(wèn)題的研究進(jìn)展。(2)系統(tǒng)地論述了有限元方法在焊接溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分析中的應(yīng)用,有針對(duì)性地介紹了焊接傳熱基本形式、焊接溫度場(chǎng)有限元基本方程和熱彈塑性方法等相關(guān)的基礎(chǔ)分析理論。(3)基于有限元軟件ANSYS,對(duì)厚板焊接溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了三維實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析。其中,利用前處理軟件HYPERMESH建立了試件的有限元模型,詳細(xì)闡述了在軟件中實(shí)現(xiàn)多層多道焊焊接數(shù)值模擬的過(guò)程。通過(guò)有限元計(jì)算,得到了焊接過(guò)程中試件溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的分布和變化規(guī)律,并最終得到了焊接殘余應(yīng)力在厚板上的分布情況。(4)采用盲孔法和逐層銑削法分別對(duì)厚板表層和內(nèi)部縱向殘余應(yīng)力進(jìn)行了測(cè)量,通過(guò)與數(shù)值模擬結(jié)果的對(duì)比,從一定程度上驗(yàn)證了有限元計(jì)算結(jié)果的合理性�；谟�(jì)算結(jié)果,提出了本文所研究特定試件的焊接殘余應(yīng)力分布簡(jiǎn)化圖示,可為橋梁工程中與焊接殘余應(yīng)力相關(guān)的研究或計(jì)算提供參考。通過(guò)本文的研究結(jié)論,可初步了解橋鋼厚板焊接殘余應(yīng)力分布規(guī)律,對(duì)未來(lái)進(jìn)一步研究鋼橋典型構(gòu)件或構(gòu)造中焊接殘余應(yīng)力的分布、控制和消除等問(wèn)題有積極意義。
[Abstract]:At present, the bridge steel structure manufactured in the factory generally adopts welding as the connection mode of the component, and the field assembly is gradually developing from the bolt welding to the full welding connection, so, Welding residual stress is increasingly becoming a prominent factor affecting the mechanical properties and service life of steel bridge members. Compared with thin plates, steel bridge welding structures are usually larger in thickness and more complicated in distribution of welding residual stresses. The residual stress in the thickness direction and the variation of the residual stress in the thickness direction should not be ignored. In view of this problem, the Q345qD butt welded steel plate with 45mm thickness is taken as the object, and the method of combining numerical simulation with experimental measurement is used. The distribution law of welding residual stress of thick steel plates for bridges is studied. The main work is as follows: 1) the development of welded steel bridges in China and the application of thick plates in the construction of steel bridges are briefly introduced. It is shown that the fatigue of welded steel bridge and the laminated tear of thick plate are closely related to the welding residual stress, and the definition, generation, classification and influence on the structure of the welding residual stress are summarized respectively, and the basic theory is given. This paper summarizes the research progress of welding residual stress in three aspects: numerical simulation technique and measurement method. The application of finite element method in the analysis of welding temperature field and stress field is systematically discussed. The basic forms of welding heat transfer are introduced. Based on the finite element software ANSYS3, 3D dynamic analysis of welding temperature field and stress field of thick plate is carried out. The finite element model of the specimen is established by using the pre-processing software HYPERMESH, and the process of numerical simulation of multi-layer and multi-pass welding in the software is described in detail. The distribution and variation of the temperature field and stress field in the welding process are obtained. Finally, the distribution of welding residual stress on the thick plate is obtained. The blind hole method and the layer by layer milling method are used to measure the longitudinal residual stress of the thick plate, and the results are compared with the numerical simulation results. The rationality of the finite element method is verified to a certain extent. Based on the calculation results, a simplified diagram of welding residual stress distribution of a particular specimen studied in this paper is presented. It can be used as a reference for the research and calculation of welding residual stress in bridge engineering. Through the conclusion of this paper, the distribution law of welding residual stress of bridge steel thick plate can be preliminarily understood. It is of great significance to further study the distribution, control and elimination of welding residual stress in typical steel bridge components or structures in the future.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TG404;U445.583

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本文編號(hào)：1509217