【摘要】：焊接厚板組合構(gòu)件由于其輕質(zhì)高強(qiáng),力學(xué)性能良好而在高層建筑結(jié)構(gòu),大跨橋梁,核反應(yīng)殼以及航空母艦等重大工程中廣泛應(yīng)用。厚鋼板由于加工制造中存在分層偏析,焊接過程中產(chǎn)生殘余應(yīng)力以及在荷載作用下?lián)p傷累積,容易發(fā)生層狀撕裂及脆性斷裂等破壞現(xiàn)象。目前關(guān)于焊接厚板構(gòu)件考慮損傷與殘余應(yīng)力的研究很少,嚴(yán)重制約了厚板構(gòu)件的設(shè)計(jì)理論發(fā)展以及工程應(yīng)用。通過研究殘余應(yīng)力與累積損傷對(duì)焊接厚板組合構(gòu)件力學(xué)性能的影響,有助于深入認(rèn)識(shí)厚板構(gòu)件力學(xué)性能及其破壞特征,為工程設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù),具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。 本文以厚鋼板為研究對(duì)象,通過建立殘余應(yīng)力和累積損傷模型,借助通用有限元軟件ABAQUS的UMAT二次開發(fā)平臺(tái),研究了殘余應(yīng)力與累積損傷對(duì)構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)力學(xué)性能的影響。主要內(nèi)容可分為三部分。 首先,本文研究了殘余應(yīng)力對(duì)焊接厚板及箱型厚板構(gòu)件在純彎及拉伸荷載作用下靜力及滯回性能的影響。提出了通過折減構(gòu)件熱影響區(qū)的屈服強(qiáng)度來考慮殘余應(yīng)力影響的簡化方法,解決了當(dāng)前施加殘余應(yīng)力的方法復(fù)雜,不便于在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的難題,通過算例與已有文獻(xiàn)中的方法進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,結(jié)果表明,這種簡化方法具有較好的精度。 其次,本文將損傷變量作為累積塑性應(yīng)變的函數(shù),耦合到金屬的彈塑性本構(gòu)理論中,并推導(dǎo)出損傷演化模型。借助ABAQUS的UMAT二次開發(fā)接口,編制了實(shí)體單元及梁單元的理想彈塑性損傷本構(gòu)子程序,研究了累積損傷對(duì)焊接厚板及箱型厚板構(gòu)件在純彎及壓彎荷載作用下滯回性能的影響； 最后,基于本文提出的殘余應(yīng)力簡化方法及損傷模型,研究了損傷與殘余應(yīng)力共同作用對(duì)焊接厚板及箱型厚板構(gòu)件在純彎及壓彎荷載作用下滯回性能的影響,以及損傷與殘余應(yīng)力共同作用對(duì)厚板框架在循環(huán)靜力推覆荷載與地震荷載作用下力學(xué)性能的影響。 研究表明,殘余應(yīng)力可使得構(gòu)件提前進(jìn)入塑性,但由于塑性重分布的作用,殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件承載能力和滯回性能的影響很小。而材料累積損傷會(huì)造成構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的剛度退化,滯回環(huán)面積減小,耗能能力降低。在殘余應(yīng)力與損傷的共同作用下,累積損傷對(duì)構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的滯回性能影響顯著,殘余應(yīng)力影響較小。二者均會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能產(chǎn)生影響,使得結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移與層間位移加大。總體來說,損傷的影響作用比殘余應(yīng)力的影響作用更為顯著。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TU392.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2549202