探析交叉焊缝焊接残余应力对圆管相贯节点受力的影响

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1、重庆大学硕士学位论文交叉焊缝焊接残余应力对圆管相贯节点受力的影响姓名：吴雪峰申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：崔佳2010-05中文摘要摘要钢管结构构造简洁，造型优美，是许多大空间、大跨度建筑，如体育馆、机场航站楼、地铁站、大型工业厂房的首选结构形式，在这些钢管结构中不可避免的会出现焊缝相互交叉的节点。交叉焊缝附近会出现三向同号应力，使节点产生脆性破坏，影响节点的承载力，降低结构的安全性能。以往节点承载力的研究分析往往忽略残余应力的影响，几乎没有对具有交叉焊缝的圆管相贯节点进行研究。因此，对于交叉焊缝焊接残余应力对圆管相贯节点受力性能

2、影响的研究具有十分重要的意义。本文选取具有交叉焊缝的圆管相贯节点进行分析研究，利用大型有限元程序ANSYS对焊接过程进行数值模拟。利用ANSYS的单元生死技术与APDL语言，模拟焊缝的逐步填充过程。通过焊接速度和起焊点的不同模拟残余应力的峰值和分布的不同，主要研究焊接残余应力不同峰值和不同分布对节点承载力的影响，并且与在焊缝相交处支管开孔的节点承载力进行比较。本文选取了12个模型（T1~T6，焊缝相交处支管未开孔；T7~T12，焊缝相交处支管开孔）研究焊接残余应力对节点受力的影响。主要的研究内容和基本结论如下：1、建立具有交叉焊缝的圆管相贯节

3、点的三维有限元模型，采用间接耦合法求解焊接残余应力。2、通过不同的焊接速度和起焊点模拟焊接残余应力的峰值和分布的不同，研究焊接残余应力不同分布和峰值对节点承载力的影响。3、建立在焊缝交叉处支管开孔的有限元模型并通过数值模拟求解焊缝残余应力的分布与峰值大小以及节点的承载力，并与焊缝相交处支管未开孔的模型进行对比。4、通过焊缝相交处支管开孔可以有效的降低焊接残余应力的峰值，但是对节点承载力的提高不太明显。关键词：交叉焊缝节点，焊接残余应力，有限元，受力性能I英文摘要ABSTRACTThesteeltubularstructure,whichisb

4、riefconstruction,beautifulappearance,isthefirstchoiceforlarge-spanspacestructures,suchasgymnasium,airportterminal,subwaystations,andlargeindustrialbuildings.Thejointswithcrossweldsoccurinthesesteeltubularstructuresinevitably.Nearbythecross-weld,therewillbethreedimensionalst

5、resseswhichareinthesamedirection,whichcausesbrittlefracture.Itaffectstheultimatecapacityofthejointandreducesthestructure'ssafetyproperties.Theeffectofresidualstressisoftenignoredinpaststudiesonultimatecapacityofthejoint,andtherearealmostnostudiesonthejointwithcross-welds.Th

6、erefore,itisnecessarytostudytheeffectofweldingresidualstressofcrossweldonthebehaviorsoftubularjoints.Inthispaper,thetubularjointswithcrossweldwillbechosen,usingANSYStosimulatetheprocessofwelding.ByusingthetechnologyofelementbirthanddeathandthelanguageofAPDLinANSYS,wecansimu

7、latetheprocessofgraduallyfilledweld.Wecanusedifferentweldingspeedandthestartpointofweldingtosimulatethedifferentdistributionsandpeaksofresidualstress.Themainpursersisstudyabouttheeffectofweldingresidualstressindifferentdistributionandpeaksonthebehaviorsoftubularjoints,alsow

8、ecancomparethecapacitywiththejointwithholesinthecrossweld.Inordertostudytheeffecto