基于钢结构焊接残余应力分析

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1、武汉理工大学硕士学位论文钢结构焊接残余应力分析姓名：李义申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：蒋沧如20070401武汉理工大学硕士学位论文中文摘要焊接残余应力的存在，会直接影响到钢结构的承载能力。为了保证焊接结构的安全可靠，准确的推断焊接过程中的力学行为和残余应力是十分重要的课题。对于厚板焊接就更需要考虑内部残余应力的大小，对于焊接残余应力，以往多是采用切割、钻孔等试验测量方法，不但费时费力，还要受到许多条件的限制，结果数据误差也会很大。而本文应用数值模拟方法计算焊接残余应力克服了试验测量方法等

2、缺点，反过来也能验证试验测量的结果。因此本文的研究成果对科学研究和工程实际都具有重要意义。本文首先对焊接残余应力的测试方法和有限元分析的基本原理进行了阐述。在对钢板焊接残余应力模拟分析过程中，本文采用ANSYS软件的热一结构耦合功能，利用改变单元属性法、生死单元法对对接焊缝在焊接过程的残余应力进行了模拟分析，通过ANSYS软件的APDL语言编写的程序实现焊接热源的移动加载。最后通过后处理，得出了不同时刻焊缝处各点的温度分布曲线及焊缝部位残余应力的大小及分布规律。通过研究和实例验证，本文建立了可行的对接

3、焊缝的三维温度场、残余应力的动态模拟分析方法，为复杂的焊接钢结构进行三维焊接温度场、残余应力的分析提供了理论和指导，促进了有限元分析方法在焊接力学在实际工程中的作用。关键词：焊接残余应力，有限元，数值模拟，对接焊缝武汉理工大学硕士学位论文AbstractTheresidualstressinsteelstructuresCalldirectlyinfluencetheirabilityofbearingloads．Therefore,itisallimportantsubjecttoaccuratel

4、yestimatethemechanicalbehaviorandtheresidualstressesintheweldingstructures，ensuringtheirsafety．Thetestmethodsofmeasuringtheresidualstressareoftenbycuringorboringwhichnotonlytakemore：timeandmorework，butleadtoagreatereITOrowingtomanyfactors．Thepapercalcul

5、atestheresidualstressesthroughthefiniteelementmethod,whichovercomestheshortagesofthetestmethods，andcantestifythemeasuringresultsofthetestingmethodsaswell．Sotheresearchresetisimportanttoscienceresearchoren西neeringapplication．Thepaperf'wstlydescribesthete

6、stingmethodsofweldingresidualstressandthebasictheoriesoffiniteelementanalysis．Intheprocessingofnumericalsimulationofthesteelplateweldingresidualstress，withthethermal—structurecouplingfunctionofAnsyssoftwareandthemethodofchangingelementstypeor“BirthandDe

7、ath”．thispaperdealswithsimulationanalysisoftheresidualstressforthewddingprocessofthebuttwelding．ItusesAnsysAPDLlanguagetocompileprogramtoapplymovingheatsourccload．Finallytemperaturedistributioncurveofeachpointandthesizeanddistributedrulesoftheweldingres

8、idualstressinweldingline．Throughthercsearchandpracticalverification,thispaper髂tablishesafeasibledynamicsimulationmethodon3-DweldingtemperaturefieldandresidualstressfieIdofbuttweldingplane，providingthetheoreticanalysisofrefidualst