厚板焊接接头残余应力和损伤分布的研究

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1、多参未交硕士学位论文厚板焊接接头残余应力和损伤分布的研究StudyOnTheDistributionOfResidualStressFieldAndDamageInThickPlateWeldedJoints作者：林升导师：杨娜北京交通大学2013年4月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作

2、者签名：签字日期：鸠年午朴甜1月f日导师签名：签字日期．刀侈年爷月＼日中图分类号：UDC：学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文厚板焊接接头残余应力和损伤分布的研究StudyOnTheDistributionOfResidualStressFieldAndDamageInThickPlateWeldedJoints作者姓名：林升导师姓名：杨娜学号：10121242职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：结构工程研究方向：钢结构北京交通大学2013年4月致谢本论文的工作是在我的导师杨娜教授的悉心指导下完成的，杨娜教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的

3、帮助和影响。在此衷心感谢三年来杨娜老师对我的关心和指导。杨娜教授悉心指导我们完成了试验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向杨娜老师表示衷心的谢意。杨庆山、田玉基、邢佶慧、王晓峰等老师对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在试验室工作及撰写论文期间，彭雄、樊宝锋、王益鹤、李颖、郭子召、史一剑、白凡、姜海昆等同学对我论文中的试验测试和数值模拟研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。本课题承蒙国家自然科学基金项目(51078026)、新世纪优秀人才支持

4、计划(NCET-11．0571)、中央高校基本科研业务费专项资金(2012JBM007)资助，特致殷切谢意。中文摘要摘要：随着焊接厚钢板构件在建筑、桥梁和船舶等领域的广泛应用，厚钢板力学性能引起人们的普遍关注。焊接厚钢板构件由于在焊接过程中存在温度梯度和厚度方向的作用，焊接完成后的残余应力往往会大于普通的钢板焊接构件，产生初始裂纹和缺陷，导致局部应力集中，引起脆性断裂和疲劳破坏；焊接厚钢板构件在外荷载尤其是循环地震荷载的作用下，初始裂纹会不断扩展，造成承载力降低而影响整个结构安全。因此，焊接厚钢板构件的残余应力分布及其在低周往复荷载作用下的力学性能研究，具有重意义。本文通过对焊接

5、过程中的温度场、应力场和外荷载作用下累积损伤的有限元分析，建立了新的焊接残余应力和损伤评定方法，为工程领域中焊接钢构件设计提供依据。主要内容可以分为以下四方面：首先，文章介绍已有焊接残余应力数值模拟的求解方法，建立焊接构件的ABAQUS数值分析模型，编制子程序DFLUX导入热源模型，验证本文编制子程序的正确性。其次，基于商用有限元软件ABAQUS的热．力顺序耦合法，通过子程序DFLUX引入椭球体热源，本文对Q345厚钢板的对接焊缝进行了三维有限元分析，获得焊接钢构件温度场和应力场的分布。结果表明，厚钢板焊接残余应力以纵向拉应力为主，主要分布在焊缝及其热影响区(HAZ)范围内。然后

6、，本文通过试验测量得到Q345钢的磁弹法标定曲线，分析不同类型焊接接头残余应力分布规律，并将试验结果与数值模拟结果进行对比。结果表明，厚钢板对接和T型焊缝的残余应力随着板厚度的增加而增加，这种趋势在厚度为25．60mm的钢板焊缝中表现得很明显。最后，根据最新文献并借助UMAT接VI引入Q345钢累积损伤模型，研究了焊接厚钢板构件在低周往复荷载作用下焊接残余应力对焊接构件损伤分布的影响。结果表明，对厚度在40mm．80mm之间的钢板，焊接残余应力对焊缝区损伤变量的影响随厚度增加而增大，损伤变量的分布和残余应力分布基本一致。关键词：厚钢板；焊接残余应力；试验研究；有限元分析；累积损伤

7、。分类号：ABSTRACTABSTRACT：Withthewidespreaduseofnlicksteelplatesinstmcture，bridgesandshipsandSOon，thepropertiesofweldingtllicksteelplateshavearousedintersiveconcemfromtheareaofsteelstructuresallover．Becauseoflargetemperaturalgradientandmoreconstr