考虑焊接残余应力钢结构节点地震作用下应力场的分析论文

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要钢结构是现在工程结构中一种常用的形式，其节点主要是以焊接连接为主，节点局部构造复杂，处于复杂的空问受力状态。据研究表明，残余应力是一种内部自相平衡的力系，当结构构件承受外荷载特别是长期承受动力循环载荷时，外荷载引起的应力将与残余应力栩叠加，使结构构件某些部位提前达到屈服强度，并产生塑性变形，会严重影响结构的承载能力，导致结构的安全性能下降甚至引起结构的倒塌破坏。为了保证焊接结构的安全可靠，准确的对残余应力进行受力分析是十分重要的课题。目前实际工程中的焊接过程十分复杂，影响残余应力大小的因素很多，还受诸多条件的限制，所

2、以无法采用试验的方法准确的测定其焊接残余应力。因此，本文采用有限元数值模拟分析焊接节点的残余应力，运用ANSYS有限元分析软件，基于热弹塑性力学理论，采用ANSYS软件的热一结构耦合功能，改变单元属性和生死单元，对梁柱焊接节点处的焊缝的焊接过程成功的实现三维动态模拟，最后通过后处理，得出不同时刻的温度场和最终的应力场，焊接残余应力的最大值接近甚至超过了材料的屈服强度。同时，由于焊缝采用的是坡口焊缝，其端部有几何突变，该处存在较大的应力集中，该节点处的残余应力值较大。本文首次进行了钢框架整体结构在地震作用下的动力响应分析，获取了结构的整体上的位移

3、和应力响应；第二，对进一步进行局部精细分析的节点进行切割，提取之前在整体结构动力响应上分析得出的内力和位移边界条件：第三，建立局部节点的三维实体有限元模型，对节点进行焊接温度场和应力场动态模拟，得出节点上的焊接残余应力；第四，建立节点局部的精细实体模型，将上述得到的焊接残余应力当作初始应力。施加边界条件进行局部节点的动响应分析，得到焊接节点局部处的应力状态，最终实现考虑焊接残余应力的钢结构节点地震作用下节点应力场分析。关键词：焊接残余应力，钢结构，梁柱节点，地震作用，应力场武汉理工大学硕士学位论文AbstractSteels仃uc眦sarewi

4、delyusedintheconstructionengineering．Therearemanychordmembersalejointedtogetherattheweldedjointwhichmayproduceacomplicatedstressstate．Studiesshowsthatweldingresidualstressproducedinweldingprocesswouldformanmtemalself-balancedforcesystem．Whenthestructuralmembersubjectedtoexte

5、rnalloads，especiallylong-termdynamiccyclicloading，thesuperimposedstressofthestresscausedbyexternalloadsandweldingresidualstresswouldmakecertainpartsofstructuresadvancedtoyieldstrength，andproduceplasticdeformation，whichwillseriouslyaffectthebearingcapacityofthestructures．Thes

6、eseriesresultswouldreducethestructuresafetyperformanceandevenleadcollapseofs仃uctures．Inordertoensurethesafetyandreliabilityofweldeds仃uc眦，accuratepredictionforweldingresidualstressisallimportantprojectforthesteelstructuresdesign．Inpresentengineeringpractice，theweldingprocessi

7、sverycomplicated,andweldingresidualstressisaffectedbymanyfactors．Therefore，usingtheexperimentaltestingmethodsfortheaccuratepredictionofweldingresidualstressiscertainlimitedbycomplexconstructionconditions．ThispaperinⅡocluc璐acompletedynamicfiniteelementanalysismethodforwelding

8、residualstress，andafiniteelementanalysisprogramANSYSisusedtocarryoutacouple