高温作用对焊接残余应力的影响

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1、高温作用对焊接残余应力的影响重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名：秦世奇指导教师：王卫永副教授专业：结构工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二〇一五年五月TheEffectofElevatedTemperatureonWeldingResidualStressAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByQinShiqiSupervisedbyAssociateProf.Wang

2、WeiyongSpecialty:StructuralEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversityChongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要在火灾作用下，残余应力分布会随着温度的变化而改变，这将对高温下钢柱稳定承载力产生影响，然而我国《建筑钢结构防火技术规范》CECS200:2006仍按照钢柱常温下的残余应力分布模式来考虑高温下残余应力对钢柱稳定承载力的影响，这样无法准确评估高温下钢柱的稳定承载力。为了明确火灾中残余应力对钢柱抗火性能的影响，给火灾中钢柱的稳定承载力计

3、算提供依据，本文用电炉模拟了钢柱的受火过程，采用切条法测得了常温下以及经过200℃~800℃之后Q235和Q460两种钢材的焊接H形和箱形截面钢柱的残余应力分布，根据试验结果提出了残余应力分布模型，并运用有限元软件对火灾中残余应力的变化进行了模拟，提出了高温下残余应力的降低系数。本文的主要内容和结论如下：(1)将20根钢柱按照钢材类型、截面形式及施加目标温度进行分组编号，用电炉对需要加热的16根钢柱施加不同温度，剩下的4根保持常温作为对比。采用切条法测得了20根钢柱的残余应力分布，并提出了相应的残余应力分布模型。(2)与常温下截面残余应力比较后发现，高

4、温后截面残余应力得到了不同程度的释放，施加的温度越高，残余应力释放的程度越大。本文根据试验得到的高温后残余应力分布提出了不同温度作用后残余应力的降低系数。(3)运用有限元软件ANSYS对焊接截面残余应力的受热过程进行了模拟，模拟结果和高温后残余应力实测结果吻合较好。在模拟过程中发现，蠕变对钢结构受热过程中的应力变化影响很大，在运用有限元软件进行模拟时应该予以考虑。(4)根据有限元软件分析得到的高温下钢柱截面残余应力分布，对比常温下截面残余应力分布，得到了不同温度下焊接H形和箱形截面残余应力的降低系数。(5)运用有限元软件，对考虑高温下残余应力降低的钢柱

5、稳定承载力进行了分析，分析结果表明：考虑高温下残余应力降低的钢柱稳定承载力比《建筑钢结构防火技术规范》CECS200:2006的计算结果略高，而欧洲规范EC3以及美国规范AISC360-10的计算结果则过于保守。关键词：切条法，残余应力，高温，有限元分析，抗火性能I英文摘要ABSTRACTResidualstresswillbechangedduetotheinfluenceoftemperature,whichwillaffecttheloadbearingcapacityofsteelcolumnsubjectedtofire.However,th

6、eeffectofresidualstressonloadbearingcapacityatelevatedtemperaturestillusedtheresidualstressatroomtemperatureinChineseCodeCECS200：2006,thiswillaffecttheaccuracyoffireresistanceofsteelcolumn.Inordertoevaluatetheinfluenceofresidualstressonfireresistanceofsteelcolumns,andprovideabas

7、isforthesimulationofstabilitycapacity,theprocessofsteelcolumnsubjectedtofirewassimulatedusingelectricfurnace.Theresidualstressdistributionatroomtemperatureandafter200℃~800℃inweldingH-sectionandbox-sectionsteelcolumnsmadeofQ235andQ460steelwasobtainedbysectioningmethod.Residualstr

8、essmodelswereproposedaccordingtothetestresults.