全熔透U肋加劲正交异性钢桥面板焊接残余应力研究

《全熔透U肋加劲正交异性钢桥面板焊接残余应力研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、国内图书分类号：U448.36密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文全熔透U肋加劲正交异性钢桥面板焊接残余应力研究【国家自然科学基金资助项目(51378430)】年级二○一五级姓名周思廷申请学位级别工程硕士专业建筑与土木工程指导教师李亚东教授二○一八年五月ClassifiedIndex:U448.36U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONWELDINGRESIDUALSTRESSOFFULLY-PERMEATEDINSTEELBRIDGEDECK

2、SSTIFFENEDWITHU-SHAPEDRIBSClass:2015Candidate:ZhouSitingAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:ArchitectureandCivilEngineeringSupervisor:Prof.LiYadongMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要以U肋加劲构造形式的正交异性钢桥面板广泛应用于当今大跨度桥梁的桥面结构中，而全熔透焊接技术以其能较好地改善U肋角焊缝受力特性、提高焊缝焊接质量等优点，在钢桥的主要焊接接头上开

3、始使用。但是，焊接所产生分布复杂的残余应力对焊接部位的疲劳强度有着极为不利的作用，影响钢桥的耐久性及安全使用寿命。因此，本文以全熔透焊接为出发点，采用试验和数值模拟的方法对U肋加劲正交异性钢桥面板焊接残余应力的分布规律进行研究。主要工作包括：（1）介绍了U肋加劲正交异性桥面板在国内外钢桥中的发展和应用，从桥梁钢结构焊接技术的角度说明了全熔透焊接的优势和发展现状。分别概括了焊接残余应力的分类、产生机理以及对钢桥结构的影响，总结了国内外残余应力的测试技术和焊接数值模的研究现状和不足之处，进而提出本文的研究内容。（2）系统介绍了有限元法在焊接数值模

4、拟中的应用，描述了非线性三维瞬态温度场中传导热的基本方式，通过控制微分方程，从理论解析解的方式论述了求解温度场的具体方法。以热-弹塑性基本理论为基础，介绍了焊接温度场和应力应变场耦合的理论推导过程。（3）以Q345qD为材料，设计了顶板厚度14mm、U肋腹板厚8mm的的U肋加劲正交异性板试件，采用单面焊双面成型的全熔透焊接技术对试件的U肋角焊缝进行焊接，通过3D（Three-Dimensional）打印技术优化试验装置，并用盲孔法对焊缝、U肋及顶板表面进行了测试，探究了残余应力在纵、横向的分布规律。（4）基于有限元分析软件ANSYS对U肋加劲

5、正交异性板进行温度场和应力场的三维数值模拟，应用HYPERMESH处理模型几何网格划分。通过有限元计算，得出焊接残余应力的大小和具体分布形式，并与实测值对比，验证了数值模拟的可行性。（5）从焊接工艺（熔透率、焊接速度）和几何尺寸（顶板厚度）的角度，通过数值模拟分析了不同焊接参数的条件下U肋加劲正交异性钢桥面板焊接残余应力的大小和分布形式，为钢桥中合理的焊接工艺以及几何构造设计提供参考。关键词：全熔透；正交异性钢桥面板；U肋；焊接残余应力；盲孔法；数值模拟；参数分析西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractOrthotropicst

6、eeldecksstiffenedwithU-shapedribsareextensivelyappliedinbridgedeckstructuresoflong-spanbridgestoday.WiththeadvantageofimprovingthemechanicalcharacteristicsofthefilletweldsonUribsandamelioratingtheweldingquality,thefull-penetrationweldingtechniquebegantoadoptinthejointsofste

7、elbridges.However,thecomplexdistributionofweldingresidualstress,whichhasaveryadverseimpactonthefatiguestrengthfortheweldingsiteaffectthedurabilityandservicelifeofthesteelbridge.Therefore,basingthefull-penetrationweldingtechnique,thethesisstudiedthedistributionoftheorthotrop

8、icsteeldecksstiffenedwithU-shapedribsbythemethodofexperimentandnumericalsimulation