本文關鍵詞：大跨度鋼-混凝土連續(xù)組合箱梁橋焊接變形數(shù)值模擬研究

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【摘要】：焊接作為橋梁鋼結構施工中必不可少的環(huán)節(jié)正在受到越來越多的關注,殘余應力與殘余變形相互影響著橋梁結構線形和內(nèi)力。焊接變形和殘余應力的基本理論并不復雜,但是焊接是一個復雜多變的過程,以電弧焊為例,它是電弧投入的熱流、金屬融化和凝固以及收縮引起的變形和殘余應力生成等因素的復合作用,因此定量地預測焊接變形和殘余應力非常困難。本文依托港珠澳大橋CB05標段淺水區(qū)非通航孔橋,對鋼-混組合結構中的鋼主梁中的板單元的焊接變形作了分析研究。首先熱源模型一直是影響焊接殘余變形和殘余應力數(shù)值分析的難點,本文就此問題進行了熱源的描述以及選取熱源的理論方法,以達到運用最優(yōu)的方法和最理想的分析時間來進行焊接殘余變形的數(shù)值模擬。在對比了已有的理論分析方法后,進一步簡化了分析熱源的模型;并且采用固有應變的方法,即殘余應力及殘余變形的“生成源”,進行了固有應變與殘余應力和變形的互逆推算,此種方法可以運用于試驗過程以達到節(jié)約分析時間和簡化模型的目的。其次,運用由上海交通大學和日本大阪大學共同開發(fā)的AWSD(Analysis of Welding Structure Deformation)有限元計算軟件對鋼主梁中的平板對接焊接的溫度場以及熱彈塑性力學性能進行了分析,得到了平板對接焊接時的屈服溫度以及殘余變形和殘余應力。同時,又運用了ANSYS有限元分析了鋼主梁底板加勁肋焊接時對鋼主梁的焊后變形及內(nèi)力影響,通過模型數(shù)值分析可以得到最優(yōu)化的方法來改進實際施工中的底板加勁肋焊接工藝。通過理論的模型分析之后,對在中山梁廠鋼主梁預制過程中采用的焊接施工變形控制措施進行了研究,分析了鋼主梁大節(jié)段線形及長度精度控制技術的實施過程。最后,對實測溫差情況下的組合梁大節(jié)段在架設時的焊接時機作了研究,分析了基于現(xiàn)場實測溫度模式下的梁轉角,進行數(shù)據(jù)擬合,與英國規(guī)范和中國公路規(guī)范進行比較分析后知,三種模式下的大節(jié)段吊裝時的焊接端口在不同的溫度梯度下的梁端夾角變化規(guī)律趨勢基本相同,中國公路橋涵規(guī)范與英國BS5400接近于線形變化,而現(xiàn)場實測溫度擬合的溫度梯度曲線的變化規(guī)律較復雜。不同大節(jié)段的連接時機應選擇在不同的頂?shù)装鍦夭钜约安煌瑫r間段進行焊接施工,合理控制各端口的作業(yè)溫差上限值及選擇適合的焊接時間段,能保證鋼結構橋梁節(jié)段焊接作業(yè)的順利進行。
【關鍵詞】：鋼-混組合梁 槽型鋼箱梁 焊接變形 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U445.583;TG404
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 選題背景及意義10-11
• 1.2 焊接數(shù)值模擬技術的發(fā)展現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 動態(tài)可逆自適應網(wǎng)格生成技術11-12
• 1.2.2 并行計算在焊接仿真過程中的應用12-13
• 1.2.3 分段移動熱源13-14
• 1.2.4 對材料高溫力學性能參數(shù)進行合理假設以提高計算效率14-15
• 1.2.5 相似理論在焊接變形數(shù)值模擬中的應用15
• 1.3 焊接變形數(shù)值模擬的難點15-16
• 1.4 焊接變形的影響因素和控制方法16-18
• 1.4.1 影響焊接變形的主要因素16-17
• 1.4.2 針對焊接變形的控制方法17-18
• 1.5 連續(xù)組合箱梁橋結構焊接變形及數(shù)值仿真存在的問題18-19
• 1.6 本文主要研究內(nèi)容19-21
• 第二章 分段移動熱源模型及焊接數(shù)值仿真算法原理21-35
• 2.1 分段移動熱源模型的原理21-22
• 2.2 分段移動熱源的數(shù)學模型22-24
• 2.3 用固有應變再現(xiàn)殘余應力以及固有應變的逆推算24-26
• 2.3.1 用固有應變再現(xiàn)殘余應力24-25
• 2.3.2 固有應變的逆推算25-26
• 2.4 簡單熱傳導問題的解析法26-31
• 2.4.1 熱傳導解析法的推導26-30
• 2.4.2 求厚板熱傳導最佳時間增量實例30-31
• 2.5 焊接熱彈塑性有限元分析理論31-33
• 2.6 本章小結33-35
• 第三章 組合梁中平板對接焊接變形數(shù)值模擬35-53
• 3.1 焊接熱傳導計算35-41
• 3.1.1 計算目的、對象和條件35
• 3.1.2 模型生成過程概述35-38
• 3.1.3 計算結果分析38-41
• 3.2 平板對接焊接熱彈塑性蠕變分析41-49
• 3.2.1 對接焊接的有限元模型41-43
• 3.2.2 計算結果分析43-49
• 3.3 利用固有應變再現(xiàn)焊接殘余變形49-52
• 3.3.1 對接焊接有限元模型的生成49-50
• 3.3.2 計算結果分析50-52
• 3.4 本章小結52-53
• 第四章 鋼主梁底板焊后變形和應力影響53-59
• 4.1 幾何模型和網(wǎng)格模型的建立53-55
• 4.1.1 幾何模型簡化54
• 4.1.2 劃分網(wǎng)格單元54-55
• 4.2 材料的物性參數(shù)55
• 4.3 邊界條件55-56
• 4.4 熱源模型選擇及加載56
• 4.5 模擬結果與分析56-58
• 4.6 本章小結58-59
• 第五章 焊接施工控制59-65
• 5.1 采用的新型焊接技術59-61
• 5.1.1 門式多電極焊接技術59
• 5.1.2 軌道式焊接機器人焊接技術59-60
• 5.1.3 鋼主梁大節(jié)段線形及長度精度控制技術60-61
• 5.2 鋼主梁焊接工藝控制研究61-64
• 5.2.1 單元件的焊接變形控制61-62
• 5.2.2 鋼主梁整體焊接變形控制62-63
• 5.2.3 大節(jié)段組合梁現(xiàn)場焊接變形控制63-64
• 5.3 本章小結64-65
• 第六章 基于實測溫差的組合梁大節(jié)段架設焊接時機研究65-73
• 6.1 工程背景及研究方案65-66
• 6.2 測點布置66-68
• 6.3 基于現(xiàn)場溫度模式的梁端轉角分析68-70
• 6.4 最佳焊接時機分析70-72
• 6.5 本章小結72-73
• 第七章 結論與展望73-75
• 7.1 結論73-74
• 7.2 展望74-75
• 參考文獻75-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論著及取得的科研成果79-80
• 附錄80-88

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蔡志鵬,趙海燕,鹿安理;提高彈性能模型方法預測焊接變形實用性的研究[J];機械工程學報;2003年07期

2 侯志剛,馬W，

本文編號：734440