有关正交异性钢桥面肋-板焊接残余应力的数值模拟

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1、学兔兔www.xuetutu.com桥梁建设2014年第44卷第4期(总第227期)BridgeConstruction，Vo1．44，No．4，2014(TotallyNo．227)27文章编号：1003—4722(2014)04—0027—07正交异性钢桥面肋一板焊接残余应力的数值模拟卫星，邹修兴，姜苏，邵珂夫(1．西南交通大学土木工程学院，四川成都610031；2．中国公路工程咨询集团有限公司云南分公司，云南昆明650206)摘要：由于正交异性钢桥面U肋与顶板焊后残余应力分布复杂，采用解析方法

2、无法求解，为此，采用有限元热一力耦合分析技术对其温度场和应力场进行数值模拟。利用ANSYS有限元软件建立顶板厚16mm、U肋厚8mm的正交异性桥面板双层焊缝模型。引入高温条件下Q345q钢的力学性能参数，考虑焊接电流、电压、焊接速度，对焊接过程进行数值模拟。通过控制热源移动加载，计算出合理的焊接温度场；利用热一力耦合分析技术，调用温度场计算结果，分析得到焊接残余应力场分布。计算结果表明：有限元数值模拟技术可以用于焊接结构残余应力分析；焊缝处不均匀加热与放热导致焊缝中部垂直焊缝方向及沿板厚方向存在较大

3、残余应力，设计时应充分考虑残余应力对结构力学行为的影响。关键词：正交异性钢桥面；残余应力；温度场；应力场；数值模拟；热一力耦合；有限元法中图分类号：U443．32；U441．5文献标志码：ANumericalSimulationofResidualStressinRib--to·—TopPlateWeldingofOrthotropicSteelBridgeDeckWEIXing，ZOUXiu—xing，JIANGSu，SHAOKe—fu(1．SchoolofCivilEngineering，Sou

4、thwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China；2．YunnanBranch，ChinaHighwayEngineeringConsultingCorporation，Kunming650206，China)Abstract：BecausetheresidualstressdistributionO{theweldedUribsandtopplate0ortho—tropicsteelbridgedeckiscomplexandthestressdistri

5、butioncannotbesolvedbytheanalyticalmethod，thenumericalsimulationofthetemperaturefieldsandstressfieldsoftheweldingprocessoftheUribsandtopplatewasconducted，usingthecoupledthermo—mechanicalfiniteel—ementanalysis．ThefiniteelementsoftwareANSYSwasusedtosetup

6、themodelsforthedoub—le-layerweldedjointsoftheorthotropicsteelbridgedeckwithitstopplatebeing16mmthickandUribbeing8mmthick．ThemechanicalpropertyparametersofthesteelQ345qofhigh—tempera—tureconditionswereintroducedandinconsiderationoftheweldingcurrent，volt

7、ageandweldingspeed，thenumericalsimulationoftheweldingprocesswasalsoconducted．Bywayofcontrollingtheheatsourcemovingloading，thereasonabletemperaturefieldsoftheweldingwerecalculated．Thecoupledthermo—mechanica1finiteelementanalysiswasusedtoadjustthecalcula

8、tionofthetemperaturefieldsandthedistributionoftheresidualstressfieldsoftheweldingwasanalyzedandobtained．Theresultsofthecalculationindicatethatthefiniteelementnumericalsimulationcanbeappliedtotheanalysisoftheresidualstressintheweldedstru