發(fā)布時(shí)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(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)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(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)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(jié)構(gòu)無(wú)法完全恢復(fù)原狀,進(jìn)而產(chǎn)生了殘余應(yīng)力,其對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、疲勞等方面都會(huì)造成很多不利的影響。當(dāng)焊接殘余應(yīng)力與橋面板上所承受的車輛荷載共同作用時(shí),對(duì)結(jié)構(gòu)整體安全的影響則更為顯著。為了從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面盡量減小焊接引起的殘余應(yīng)力,本文以星海灣跨海大橋?yàn)楣こ瘫尘?以橋面板U肋為研究對(duì)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(yīng)力的分布規(guī)律,并結(jié)合Fe-safe軟件,研究在焊接殘余應(yīng)力影響下橋面板U肋疲勞壽命的變化趨勢(shì)。具體有以下幾方面工作:(1)總結(jié)橋面板U肋焊接殘余應(yīng)力與疲勞壽命有限元分析的基本理論,介紹國(guó)內(nèi)外相關(guān)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(xué)特性,以Dflux子程序的形式進(jìn)行雙橢球熱源加載,通過(guò)數(shù)值分析,研究橋面板U肋在焊接模擬之后的溫度場(chǎng)分布形式與應(yīng)力場(chǎng)分布形式;從沿焊縫、板厚、垂直于焊縫這三個(gè)方向分別闡述結(jié)構(gòu)焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律。(3)將通過(guò)本文的分析方法得到的焊接殘余應(yīng)力計(jì)算結(jié)果與前人試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果作相關(guān)對(duì)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(yīng)力的變化。(4)在橋面板U肋焊接殘余應(yīng)力的作用下,計(jì)算并比較橋面板U肋在存在殘余應(yīng)力與忽略殘余應(yīng)力這兩種情況下疲勞壽命的變化;通過(guò)改變頂板板厚與焊接坡口角度兩種幾何參數(shù),研究在兩者的影響下結(jié)構(gòu)疲勞壽命與安全系數(shù)的變化趨勢(shì)。本文系統(tǒng)的展示了橋面板U肋焊接殘余應(yīng)力與疲勞壽命數(shù)值分析的整個(gè)流程,通過(guò)對(duì)橋面板U肋焊接殘余應(yīng)力及疲勞問題的計(jì)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(yīng)力;隨著頂板板厚增大,頂板與U肋板的殘余拉應(yīng)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(yīng)力峰值則減小。此外,殘余應(yīng)力的存在降低了橋面板U肋的疲勞壽命,當(dāng)頂板板厚不斷增大,且焊接坡口角度在45°到55°之間時(shí),橋面板U肋的疲勞性能最佳,這為今后橋面板U肋的設(shè)計(jì)提供了一定參考。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG404

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2639100