本文關(guān)鍵詞：鋼箱梁制造焊接過程溫度場及應(yīng)力場的數(shù)值分析

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【摘要】：隨著我國機(jī)械焊接加工技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟,鋼箱梁的焊接加工技術(shù)和制造工藝也隨之得到了迅速的發(fā)展。鋼箱梁具有自重輕、承載大、施工和制造方便、整體性好等優(yōu)點(diǎn),廣泛運(yùn)用在城市土木工程道路橋梁中的各種立交橋以及高架橋中。焊接接頭作為焊接構(gòu)件的重要組成部分,對焊接構(gòu)件的性能有較大的影響,其主要原因在于焊接之后容易在構(gòu)件中形成焊接殘余應(yīng)力。焊接殘余應(yīng)力和殘余變形在一定環(huán)境下將嚴(yán)重地影響到焊件的疲勞強(qiáng)度、抗腐蝕能力和抗高溫蠕變能力。焊接殘余應(yīng)力和殘余變形的問題十分復(fù)雜,很難僅通過理論上的分析來進(jìn)行處理。因此在實際工程當(dāng)中通常都是采用將理論分析和數(shù)值分析相結(jié)合,并與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比來預(yù)測焊接殘余應(yīng)力與殘余變形的變化規(guī)律。本文以成都市二環(huán)路改造工程的鋼箱梁制造為研究背景,通過有限元方法對鋼箱梁的焊接過程進(jìn)行數(shù)值模擬,分析鋼箱梁在焊接制造過程中產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力及殘余變形,并探討其影響因素,為鋼箱梁的制造提供參考和借鑒。本文研究內(nèi)容如下：1.探討了焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因和影響因素,以及論述了焊接殘余應(yīng)力對焊接結(jié)構(gòu)的影響。2.探討了焊接數(shù)值模擬分析的理論基礎(chǔ),并結(jié)合ANSYS軟件對焊接數(shù)值模擬過程的模型的建立、邊界條件的設(shè)置、熱源的選擇、材料非線性問題以及加載求解等問題的處理進(jìn)行了詳細(xì)的分析。3.利用ANSYS有限元分析軟件實現(xiàn)了成都市二環(huán)路改造工程中鋼箱梁中第七種焊接構(gòu)造在兩種熱源模型下的數(shù)值模擬過程,通過與其它相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)果比較,認(rèn)為該焊接過程溫度場和應(yīng)力場數(shù)值模擬結(jié)果是正確的。4.利用成都市二環(huán)路鋼箱梁焊接構(gòu)造數(shù)值模擬實例,研究了板厚、高斯熱源有效加熱半徑、焊縫開合角以及焊縫熔透率這四個參數(shù)對焊接數(shù)值模擬計算結(jié)果的影響。其中在板厚、焊縫開合角和焊縫熔透率這三個影響參數(shù)下,板件的最大溫度值都隨著參數(shù)的增加而增加,符合焊接的物理規(guī)律,只是各參數(shù)的變化幅度稍有差別；在高斯熱源半徑參數(shù)的影響下,板件的最大溫度先增大后減小最后趨于水平。
【關(guān)鍵詞】：鋼箱梁 焊接 數(shù)值模擬 殘余應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U445.472
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 引言11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 研究背景及意義13-14
• 1.4 焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬研究概況14-15
• 1.5 本文研究的內(nèi)容15-16
• 第2章 焊接殘余應(yīng)力的形成及影響因素16-22
• 2.1 焊接殘余應(yīng)力的定義16-17
• 2.2 焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因17-18
• 2.3 焊接殘余應(yīng)力的影響因素18-19
• 2.4 焊接殘余應(yīng)力對焊接結(jié)構(gòu)的影響19-22
• 第3章 焊接殘余應(yīng)力的數(shù)值分析的方法22-30
• 3.1 數(shù)值分析法簡介22-23
• 3.2 焊接殘余應(yīng)力數(shù)值分析法23-28
• 3.2.1 有限元基本方程23-26
• 3.2.2 非線性方程組解法26
• 3.2.3 熱源模型的選取26-27
• 3.2.4 網(wǎng)格劃分和時間步長27-28
• 3.2.5 熔化和固態(tài)相變潛熱28
• 3.3 焊接數(shù)值分析法的特點(diǎn)28-30
• 第4章 基于ANSYS軟件的焊接過程數(shù)值模擬30-38
• 4.1 概述30-31
• 4.2 焊接溫度場的ANSYS模擬31-35
• 4.2.1 前處理31-33
• 4.2.2 加載及求解33-35
• 4.2.3 后處理35
• 4.3 焊接應(yīng)力場的ANSYS模擬35-38
• 4.3.1 應(yīng)力場前處理35-36
• 4.3.2 加載和定義邊界36-37
• 4.3.3 后處理37-38
• 第5章 鋼箱梁焊接數(shù)值分析38-85
• 5.1 工程背景38-43
• 5.1.1 項目簡介38-39
• 5.1.2 鋼箱梁焊接構(gòu)造39-41
• 5.1.3 焊接構(gòu)件模擬實例41-43
• 5.2 鋼箱梁焊接溫度場的計算和結(jié)果分析43-69
• 5.2.1 前處理43-45
• 5.2.2 施加荷載及邊界條件45-47
• 5.2.3 結(jié)果分析47-69
• 5.3 鋼箱梁焊接應(yīng)力場的計算和結(jié)果分析69-85
• 5.3.1 前處理70-72
• 5.3.2 施加荷載及邊界72
• 5.3.3 求解并分析結(jié)果72-85
• 第6章 焊接數(shù)值模擬參數(shù)影響討論85-90
• 6.1 參數(shù)分析85
• 6.2 厚度參數(shù)分析85-86
• 6.3 高斯熱源有效加熱半徑參數(shù)分析86-87
• 6.4 焊縫開合角參數(shù)分析87-88
• 6.5 焊縫熔透率參數(shù)分析88-90
• 總結(jié)和展望90-91
• 致謝91-92
• 參考文獻(xiàn)92-94

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