“y”型圆管焊缝交叉相贯节点的试验研究

《“y”型圆管焊缝交叉相贯节点的试验研究》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、重庆大学硕士学位论文变比能或第四强度理论)和双剪应力强度理论。现今，各国规范对平面受力焊缝都有明确的规定或考虑，而对受力复杂，形状变化的焊缝研究不多。二十世纪三十年代，在研究初期，国内外学者对焊接残余应力和变形的研究主要是基于试验、统计的经验公式或曲线，如一些焊接手册提供的公式与曲线。随后，前苏联的H.0.奥凯尔布朗姆以图解的形式分析了一维条件下焊接过程中的应力应变过程，对了解焊接应力和变形产生的原理和本质有重要贡献。二十世纪七十年代初，随着计算机及有限元等数值方法的发展，日本的上田幸雄等应用有限元法，提

2、出了考虑材料力学性能与温度变化有关的焊接热弹塑性分析理论，导出了分析所需的各个表达式，从而使复杂的焊接应力应变过程的分析成为可能。此后，美国的H.D.Hibbert,K.Masubuchi等在焊接残余应力和变形的预测和控制方面进行了大量的研究工作。加拿大的J.Goldak等对从熔点到室温时的焊接应力进行了分析研究，提出了各个温度段的本构方程。瑞典的L.Karlsson等对大板拼接的焊接变形及应力进行了分析，特别分析了焊缝前端间隙的变化和点固焊的影响。法国的J.B.Leblond对相变时[4]钢的塑性行为进

3、行了理论和数值研究，并开发了SYSWELD专业软件。二十世纪八十年代末，多伦多大学的G.S.Frater和J.A.Paker等人对warren桁架有间隙的K型节点中角焊缝试验进行了研究，认为这种情况下角焊缝的受力性能应根据腹杆的[5]荷载确定。此研究项目中失效后的焊缝断裂情况如图1.6所示。图1.6K型节点焊缝的断裂情况图1.7T形和十字拼接焊缝Fig.1.6WeldbreakageofK-jointFig.1.7TheTand十typeweld二十世纪九十年代，Cofer等人在有限元法的基础上使用壳元、

4、块体元和过渡元，考虑大变形和弹塑性下，建立了一种修改的环模型，用连续介质损伤力学方法模拟焊缝[6,7]裂缝的形成和扩展。1993年，国内夹江水工机械厂吴渝对板材拼接中的十字形焊缝进行了分析。对实际中生产厂及产品验收方都有意避开或不允许板材有十字形交叉拼接，而大量采用T形拼接布置的原因进行了分析，见图1.7。根据研究证明，无论十字形或T形焊缝，其中都只有一条后焊焊缝的应力起主导作用，先焊好的焊缝在焊缝交叉41绪论点局部范围内受到后焊焊缝热影响释放了应力，应力集中程度降低，认为板材拼接中可[8]以允许采用十字

5、形交叉焊缝。当然，从工艺上考虑，应注意避免焊缝的立体交叉。随后，浙江大学成中山等人通过对球形容器“十”字焊缝残余应力以及缺陷的分析可知，“十”字焊缝残余应力分布极不均匀，存在很大的焊接残余应力和相变应力，给球罐的使用带来了潜在的危险。但是他们认为如果在使用一定的年限后，把原有的“十”字焊缝全部铲[9]除并重新补焊，可延长其使用寿命。而江南造船集团有限责任公司焊接研究所赵伟兴等人对焊缝的焊接顺序进行研究后认为在船体拼板结构中，为了节约和合理使用钢板，可以采用如图1.8所示的T字形对接焊缝，而明确表示在压力容

6、器筒体结构中，不允许[10]使用环缝和纵缝呈十字形相交的焊缝，必须将相邻两纵缝错开，如图1.9所示。纵缝环缝纵缝环缝纵缝图1.8船体拼板结构的焊缝图1.9压力容器筒体结构的焊缝Fig.1.8ButtweldofhullstructureFig.1.9Theweldsofpressurevessels随着钢桥等新型优势结构型式的发展，纵、横向焊缝交叉不可避免。铁道部科学研究院孙国安和潘际炎依据孙口黄河大桥设计中所采用的交叉焊缝构造细节型式，研究了交叉焊缝构造细节的疲劳。对影响疲劳的两个主要因素金相组织和残余

7、应力进行了研究，通过室内模型疲劳试验确定了该细节焊缝交叉部位及焊缝中心线两侧一定宽度的区[11]域属于疲劳抗力薄弱环节，疲劳裂纹有可能首先从这些部位起始。本世纪初，上海交通大学姜传海等人介绍了材料表面应力状态的X射线测量方法，研究了低碳钢交叉焊缝残余应力状态及其热松弛行为。结果表明，焊缝表面残余应力状[12]态比较复杂，加热处理不但可有效降低应力幅度，对应力状态也产生一定影响。2004年，重庆交通大学土木建筑学院唐万民等人采用ANSYS通用有限元分析软件对钢板对接焊缝进行模拟分析，通过对不同厚度钢板对接焊

8、缝横向残余应力分布的研究，得出了横向焊接残余应力分布与板厚关系的一些简便的数学公式，以便设计人员在进行焊缝设[13]计时进行残余应力的估算。2005年，西安建筑科技大学的王晓峰等人运用有限元程序对两支管等宽的直接焊接矩形管K（N）型搭接节点在轴向力作用下的连接焊缝进行了分析。通过分析得到了焊缝群及其相连管壁的受力状态、应力分布及其变化规律，指5重庆大学硕士学位论文出了焊缝群的可能失效形式，并提出了该类节点焊缝群的简化计算模型、