箱型铝合金结构焊接节点力学性能研究

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1、密级公开分类号TU395工程硕士学位论文箱型铝合金结构焊接节点力学性能研究宁秋君指导教师齐峰副教授宋歆教授级高级工程师申请学位级别工程硕士工程领域建筑与土木工程2018年3月6日箱型铝合金结构焊接节点力学性能研究学科：建筑与土木工程研究生签字：学校导师签字：企业导师签字：摘要铝合金结构在国内外建筑中逐渐被广泛应用，与钢结构性能相比有诸多优点，它具有结构自重轻、比强度高、耐腐蚀性好、施工周期短等优点。节点作为结构的传力枢纽，对整体结构的承载力具有重要的作用。当前国内外对铝合金焊接节点的研究较少，阻碍了铝合金结构的发展与应用，所以

2、本文对铝合金结构焊接节点进行试验研究和有限元数值模拟研究。对铝合金6061-T6母材及其焊缝接头进行了单调拉伸试验，分析焊丝型号、焊件厚度、焊接工艺对试件的抗拉强度的影响，试验结果表明：焊丝型号为5356焊接试件的抗拉强度明显高于4043焊丝试件，并随着焊件厚度的增加，试件的抗拉强度随之减小，在相同条件下，采用MIG焊焊接工艺的试件抗拉强度大于TIG焊的试件。设计4个箱型铝合金结构焊接试件进行静力作用下的试验研究，节点的传力构件包括加竖向肋板和加盖板。结果表明：加竖向肋板可以有效的提高节点承载力和延性，并且竖向肋板外伸长度增加

3、对焊接节点的承载力也有显著的提高。同时采用有限元分析软件ABAQUS对其试件进行非线性分析，数值模拟得到的屈服荷载、位移及破坏形态与试验结果吻合良好，从而验证了有限元模型建立方法的正确性。在有限元模型正确的基础上，分析柱壁厚、盖板长度、竖向肋板外伸长度及加水平肋板等因素对铝合金焊接节点力学性能的影响。结果表明：随着柱壁厚的增加，试件的屈服荷载逐渐增加，但是增幅较小；随着盖板长度的增加，屈服荷载逐渐增大，但当盖板长度达到150mm后，增幅很小；随着竖向肋板的外伸长度增加，屈服荷载也逐渐增大，增幅明显；加水平肋板对其屈服强度提高显

4、著。最后对构件进行低周往复循环荷载作用下有限元分析，得出滞回曲线均呈现为较为饱满的梭形，无捏拢现象，滞回环面积大，但增加柱的壁厚对节点的承载力提高较小，加盖板后当盖板长度增加大150mm后对承载力略有提高，增加竖向肋板及水平肋对承载力提高明显，随着竖向肋板的外伸长度的增加承载力也明显增加。骨架曲线和滞回曲线表现出一致的特征，说明增加竖向肋板和水平肋板是两种较好的节点加固方式。关键词：铝合金焊接节点；力学性能；竖向肋版；非线性有限元模拟ResearchonMechanicalPropertiesofWeldedJointofBo

5、xAluminumAlloyDiscipline:ArchitectureandCivilEngineeringStudentSignature:SupervisorⅠSignature:SupervisorⅡSignature:AbstractAluminumalloystructurehasbeenwidelyusedindomesticandforeignbuildings.Comparedwithsteelstructure,aluminumalloyhasmanyadvantages,suchaslightweigh

6、t,highspecificstrength,goodcorrosionresistanceandshortconstructionperiodandsoon.Nodesastheforcetransferhubofstructurehasanimportantroleintheoverallstructureofthebearingcapacity.Atpresent,therearefewresearchesonweldingjointsofaluminumalloyathomeandabroad,hinderingthe

7、developmentandapplicationofaluminumalloystructures.Therefore,theweldingjointsofaluminumalloystructuresarestudiedbyexperimentandfiniteelementnumericalsimulationinthispaper.Themonotonoustensiletestofdomesticaluminumalloy6061-T6anditsweldjointiscarriedout.Theinfluenceo

8、fthetypeofweldingwire,thethicknessofweldingpieceandtheweldingprocessonthetensilestrengthofthetestpieceisanalyzed.Thetestresultsshowthatthe