基于有限元法的桁架节点搭接接头应力集中分析.pdf

《基于有限元法的桁架节点搭接接头应力集中分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、机械设计与制造第3期14MachineryDesign&Manufacture2013年3月基于有限元法的桁架节点搭接接头应力集中分析于瀚翔，于兰峰(西南交通大学机械工程学院机械工程研究所，四川成都610031)摘要：应力集中对桁架节点处疲劳寿命影响显著，焊缝处几何形状不规则，易产生应力集中，可能导致结构破坏。为了研究结构的几何尺寸和焊缝的几何形状对焊缝处应力集中系数的影响，将总应力集中系数分解为焊缝几何应力集中系数和热点应力集中系数的乘积形式。用有限元方法分析焊缝长度、焊缝熔深、弦杆厚度和焊脚尺寸对几何应力

2、集中系数和热点应力集中系数的影响，并拟合经验公式。结果表明：弦杆厚度对应力集中影响不大，焊缝截面形状和焊缝长度对应力集中有一定影响。关键词：应力集中；热点应力；有限元法；搭接接头中图分类号：TH16；TG404；TG457．4文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)03—0014—03FiniteElementAnalysisontheStressConcentrationoftheOverlapJointforTrussJointsYUHan-xiang，YULan—feng(Schoolof

3、MechanicalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，SichuanChengdu610031，China)Abstract：Stressconcentrationhasgreatinfluenceonthefatigueliceoftrussjoints．Theshape0，’theweldisalwaysirregularandthisiseasytotriggerstressconcentration．SometimesthisCaneal~estructu

4、ralfailure．Inordertostudytheeffectofgeometryofthestructureandtheweldonthefactorofstressconcentration,separatedthetotalstressconcentrationfactorintotheproductofthestressconcentrationfactorduetoweldprofileandthefactorofthehotspotstressconcentration．Usingthefi

5、niteelementmethodanalyzedtheeffectofthelengthofweld，weldpenetration，chordthickness，andweldsfeetonstressconcentrationfactorduetoweldprofileandthefactorofthehotspotstressconcentr~ionandfinallyfittedempiricalformula．Theresnltsshowedthatchordthicknesshadlittle~

6、f#ctonthef~totofstressconcen￡rmn．theweldprofileandthelengthofweldhadinfluenceonthefactarofstressconcentration．KeyWords：StressConcentration；HotPointStress；FiniteElementMethod；OverlapJoint1引言选取的基准应力之比：KJ：盯一，cr(1)对角焊缝，由于均假定其破坏形式为剪切破坏，故只需计算桁架结构具有自重轻、迎风面积小、承载力大等

7、优点。桁架抗剪强度。剪切计算面积为0．7xhyxl，式中：^广焊脚尺寸；卜僻缝节点的焊接接头形式多样，为计算方便，通常假定桁架节点为理计算长度。则脚焊缝的基准应力r计算式为：想的铰接节点，桁架杆件只承受轴向力。桁架节点处受力复杂，焊T~=F／(O．7×2×，)(2)缝处易产生残余应力，有明显的应力集中现象，焊接过程中有可式中：—作用于腹杆上的轴向力，计算时按单位面载荷加载。能产生气泡裂纹等缺陷，易发生疲劳失效。为了提高焊缝处的疲在焊接节点中，紧靠焊趾缺FJ前沿的局部应力称为结构应劳寿命，应尽可能地降低应力集中

8、系数_l】。目前，对于十字型接头力，其大小受整体几何尺寸影响。热点应力为结构应力的最大和对接接头的焊缝应力集中研究较多，并且已经得到了应力集中值，计算热点应力的方法是在缺M效应不产生作用的构件表面一系数的拟合公式，但尚未见有关对搭接接头中侧面角焊缝应力集定区域对结构应力进行线性外插。外插时一般选择两个点，一个中研究的文献，而这类焊缝中应力复杂，焊缝处既有正应力又有靠近焊缝，另一个离开第一个点适当距离