【摘要】：正交異性鋼橋面板被廣泛應(yīng)用于各種現(xiàn)代橋梁中,而U肋焊接所造成的殘余應(yīng)力會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的制造精度和服役性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。為減小頂板與U肋連接焊縫處的應(yīng)力集中程度,一種新型U肋——鐓邊U肋被提出。鐓邊U肋加厚了與頂板連接處的U肋腹板厚度,局部剛度得以提高,但同時(shí)導(dǎo)致其與頂板連接處焊縫的尺寸增大,因此,使用鐓邊U肋的鋼橋面板,其焊接殘余應(yīng)力分布將不同于傳統(tǒng)普通U肋。為此,本文研究鐓邊U肋與頂板連接處焊縫的焊接殘余應(yīng)力,主要內(nèi)容如下:(1)介紹了鐓邊U肋的構(gòu)造特征,以及焊接數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)和分析方法,以頂板與鐓邊U肋連接處焊縫為研究對(duì)象,建立了三維的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)有限元模型,并采用生死單元技術(shù),對(duì)焊料熔敷過(guò)程進(jìn)行模擬。(2)通過(guò)對(duì)鐓邊U肋焊件的溫度場(chǎng)分布及變化過(guò)程的分析,結(jié)果表明:各節(jié)點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)都大致相同,熱源作用時(shí)溫度驟升,并達(dá)到峰值,隨著熱源的離開(kāi),溫度又快速降低,但升溫的梯度大于降溫梯度,距離焊縫中心越遠(yuǎn),溫度峰值越小,且到達(dá)峰值的時(shí)間就越晚。(3)通過(guò)對(duì)鐓邊U肋焊件的應(yīng)力場(chǎng)分布及變化過(guò)程的分析,結(jié)果表明:穩(wěn)定區(qū)內(nèi),縱向殘余應(yīng)力的峰值超過(guò)了材料的屈服強(qiáng)度,而橫向殘余應(yīng)力很小;縱向殘余應(yīng)力在焊縫區(qū)為拉應(yīng)力,峰值為屈服強(qiáng)度的1.16倍,縱向殘余應(yīng)力在遠(yuǎn)離焊縫處為壓應(yīng)力,頂板、鐓邊U肋的縱向殘余壓應(yīng)力峰值分別為屈服強(qiáng)度的0.23倍、0.09倍。(4)鐓邊U肋與普通U肋焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律大體相似,縱向殘余拉應(yīng)力峰值變化不大,且在U肋焊趾處,鐓邊U肋的縱、橫向殘余應(yīng)力均有所降低,最大降幅在5.0%左右,然而與普通U肋相比,鐓邊U肋由于焊縫尺寸增大,相應(yīng)地,焊接熱輸入量、熱影響區(qū)也增大,鐓邊U肋殘余應(yīng)力的整體水平均有所增加。(5)分析了鐓邊U肋幾何參數(shù)變化對(duì)焊接殘余應(yīng)力的影響,其中,焊接坡口角度、頂板厚度、U肋厚度、鐓邊增厚的影響較大。
【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
【分類號(hào)】：U441.5

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本文編號(hào)：2568655