浅论焊接铝合金结构构件的理论和试验研究

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1、摘要本文以建设部国家规范《铝合金结构设计规范》编制项目课题为依托，在总结前人已有成果的基础上，对国产结构用焊接铝合金的材料特性和焊接铝合金结构构件(包括轴心受压构件、受弯构件)的设计方法进行了系统的理论和试验研究，对焊接铝合金构件的残余应力进行了测试。本文首先研究了铝合金材料的本构关系模型，并对国产焊接铝合金6061一T6的材性进行了试验研究。试验分两批进行，第一批包括了焊接试件拉伸试验及维氏硬度(HV)试验，由此得到热影响区宽度b概=20mm，并确定了焊接截面母材金属区、焊缝区及热影响区的分布范围；第二批试验在对第一批试验结果分析的基础上，参考

2、GB2649．89《焊接接头机械性能试验取样方法》，并根据样坯厚度，在各区域分别：jn-r$0作了三根材性试棒以准确测定各部分材性。其次，介绍了焊接构件的初始缺陷——几何缺陷和力学缺陷，着重分析了属于力学缺陷之一的残余应力的产生及其对构件承载力的影响，介绍了国外有关残余应力的研究成果，在此基础上对本文试验中使用的焊接构件的残余应力进行了测试，得到了残余应力的分布，为后续章节数值计算提供了依据。然后，对10根纵向焊接T型(6根绕弱轴屈曲，4根绕强轴屈曲)和10根纵向焊接P型(6根绕弱轴屈曲，4根绕强轴屈曲)轴心受压构件进行了试验研究，同时收集了大量

3、相关试验研究成果并进行了大量的数值计算，在此基础上提出了纵向焊接柱设计建议公式，并将建议公式计算结果与试验结果、欧规EC9计算结果、GM．HONG等人提出的公式计算结果及数值计算结果进行了比较，以验证其可靠性。并在总结已有试验研究成果的基础上，提出了横向焊接柱设计公式的建议并对其进行了验证和参数分析。最后，对10根在集中荷载作用下的纵向焊接梁试件(6根T型焊接，4根P型焊接)进行了试验研究和大量数值计算，提出了纵向焊接梁试件设计建议公式，并将其与《欧洲铝合金结构建议》、欧规EC9、试验结果及数值分析结果进行了比较，从而验证了建议公式的可靠性。同时

4、，本文也提出了横向焊接梁构件的设计建议公式，并利用有限元软件ANSYS对其进行了分析和论证。关键词：焊接，铝合金结构，本构关系，轴压构件，受弯构件，热影响区，折算强度区，残余应力，试验研究，数值分析AbstractABSTRACTSupportedbytheprojectof“Codefordesignofalttminiumstructnres”andbasedontheformerresearchfruit,thematerialpropertiesofhome—madedweldedaluminumalloyandthedesignmeth

5、odofweldedaluminumalloystructuremembers(includingcolumnsandbeamsbeam-cohmms)weresystematicallyresearchedinthispaper,andtheresidualstressesintheweldedaluminiummembersweremeasured．Firstly,severalconstitutiverelationmodelsofaluminiummaterialwerestudied，andthematerialpropertiesof

6、home-madedweldedaluminumalloy6061一T6weretcsted．twobatchesoftestsweredoRe．111efirstbatchincludedweldedtensiletestsandhardnesstests口V)，thustheextentoftheheataffectedzone但Az)k=20mmwasgotenandrangeofparentmaterialzone，weldzoneandHAZwereexactlydetermined．Thesecondbatchoftes【sbased

7、onthefirstone．conformedtoMethodsofsamplingformechanicalpropertiestestsofweldedjoint(GB2649—89)andaccordingtothethicknessofthespecimen,threetensilecouponsweremadeineachzonetodeterminethematerialpropertiesexactly．Secondly,theinitialimperfectionsofweldedmembersi．e．geometryandmec

8、hanicalimperfectionswereintroduced．Theinfluenceofresidualstressesont