發(fā)布時間：2020-04-24 15:16

【摘要】：目前橋面板加勁肋的形式極具多樣性,以U肋板形式為主的正交異性板在橋梁工程設計中廣泛應用。橋面板與U肋板主要的連接方式為焊接,在焊接熱源高溫的影響下,結構會產生顯著的塑性變形,等到焊接冷卻之后,由于塑性變形造成結構無法完全恢復原狀,進而產生了殘余應力,其對結構的強度、穩(wěn)定性、疲勞等方面都會造成很多不利的影響。當焊接殘余應力與橋面板上所承受的車輛荷載共同作用時,對結構整體安全的影響則更為顯著。為了從結構設計方面盡量減小焊接引起的殘余應力,本文以星海灣跨海大橋為工程背景,以橋面板U肋為研究對象,在ABAQUS有限元軟件中建立橋面板U肋局部模型,分析頂板與U肋板焊接殘余應力的分布規(guī)律,并結合Fe-safe軟件,研究在焊接殘余應力影響下橋面板U肋疲勞壽命的變化趨勢。具體有以下幾方面工作:(1)總結橋面板U肋焊接殘余應力與疲勞壽命有限元分析的基本理論,介紹國內外相關的研究歷程及其取得的成果。(2)收集不同溫度下材料的熱力學特性,以Dflux子程序的形式進行雙橢球熱源加載,通過數值分析,研究橋面板U肋在焊接模擬之后的溫度場分布形式與應力場分布形式;從沿焊縫、板厚、垂直于焊縫這三個方向分別闡述結構焊接殘余應力的分布規(guī)律。(3)將通過本文的分析方法得到的焊接殘余應力計算結果與前人試驗數據結果作相關對比分析,證明本文模擬方法的有效性;之后分析頂板與U肋板在不同頂板板厚與不同焊接坡口角度的影響下殘余應力的變化。(4)在橋面板U肋焊接殘余應力的作用下,計算并比較橋面板U肋在存在殘余應力與忽略殘余應力這兩種情況下疲勞壽命的變化;通過改變頂板板厚與焊接坡口角度兩種幾何參數,研究在兩者的影響下結構疲勞壽命與安全系數的變化趨勢。本文系統(tǒng)的展示了橋面板U肋焊接殘余應力與疲勞壽命數值分析的整個流程,通過對橋面板U肋焊接殘余應力及疲勞問題的計算研究,得出:頂板與U肋板在靠近焊縫處都出現(xiàn)最大殘余拉應力;隨著頂板板厚增大,頂板與U肋板的殘余拉應力峰值增大;而隨著坡口角度增大,頂板與U肋板的殘余拉應力峰值則減小。此外,殘余應力的存在降低了橋面板U肋的疲勞壽命,當頂板板厚不斷增大,且焊接坡口角度在45°到55°之間時,橋面板U肋的疲勞性能最佳,這為今后橋面板U肋的設計提供了一定參考。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG404

【參考文獻】

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本文編號：2639100