钢桥焊接细节残余应力分析及疲劳性能评估

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1、国内图书分类号：U443．32国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文密级：公开年姓专二。一四年五月ClassifiedIndex：游牛了了2，U．D．C：SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESIDUALSTRESSANALYSISANDR气TIGUEPROPERTIESESTIMATIoNONWELDINGJOn呵TSSTEELBIUDGESGrade：2011Candidate：ShaoKeFuAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeofEngineeringSpeciality：Bridg

2、e&TunnelEngineeringSupervisor：Prof．WeiXingMAY2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版．允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在／年解密后适用本授权书；2．不保密∥使用本授权书。(请在以上方框内打“v”)学位论文作者签名：邵砑走指导老师签名：日期：力7啦j·2．0日期：勃lq-．5、乙p西南交通

3、大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：l利用温度场和应力场的间接耦合法，编写了不同接头焊接温度场和应力场计算的命令流，只需通过修改宏文件中的不同焊接参数即可得到不同的焊接工艺，对焊接过程的研究具有一定的价值。2计算得出了三种厚度接头在焊接过程中的温度场和应力场的分布，其中顶板与u肋接头顶板底面的横向、纵向残余应力峰值随厚度的增加而减小，沿厚度方向的残余应力峰值随厚度的增加而出现了一定的上升，其余部位的三向残余应力随厚度的增加而减小。在焊接的起弧和灭弧部位的残余应力略高于屈服强度。3对于三种接头在焊缝附近危险点，考虑了残余应力和实际应力的叠加后，在Q

4、345材料s-N曲线基础上绘制的新s．N曲线，结合规范中的焊接接头的s．N曲线值。根据应力集中、焊接缺陷等方面的因素确定了两个应力修正系数。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：召阿夫日期：．20I哏岁．20西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要伴随着我国桥梁建设的发展，钢结构桥梁的比重在不断的增大，出现了大量的焊接细节。我国焊接疲劳

5、设计起步相对较晚，没有完善的焊接细节的疲劳设计标准。若对结构焊接细节设计不当，会出现钢桥焊接细节的疲劳裂纹，甚至造成严重的事故。焊接是一个涉及物理、化学、力学的复杂过程，焊接加热冷却之后结构内部会存在复杂的残余应力。焊接节点传力过程中的应力集中，焊接节点焊接过程引起的初始缺陷及使结构呈现受拉状态的焊接残余应力是导致焊接节点疲劳性能显著降低的直接原因。反复荷载作用下，为准确描述焊接节点实际应力场状态，需要首先对焊接残余应力进行数值模拟，再叠加不同荷载幅引起的结构工作应力幅。焊接残余应力的准确模拟对焊接节点疲劳性能研究具有重要意义。本文利用ANSYS程序对对接、T字形、u肋与项板三种典型焊接

6、细节的焊接残余应力进行了数值模拟，并对焊接接头危险点位进行了疲劳性能的分析，论文工作有以下几方面：1根据高温条件下Q345的物理和力学参数，确定焊接热源模型、焊接过程的参数，实现了焊缝热源的移动加载，得出了三种接头准确的焊接过程温度场。编写了不同焊接接头焊接过程数值模拟的APDL命令。2通过温度场和应力场的间接耦合调用三种接头温度场的计算结果，计算出残余应力的分布。对于U肋与项板接头，等效残余应力随项板厚度的增加而增加，起弧和灭弧的局部，残余应力略高于屈服强度。3根据欧洲规范中三种接头名义应力加载计算出三种接头的实际应力，并选取应力集中较为严重的部位作为危险点。通过该点计算所得的残余应力

7、与实际应力的叠加，采用Goodm锄关系结合Q345的材料S-N曲线绘制危险点的新S-N曲线。将计算结果与欧洲规范的焊接接头S-N曲线对比，分析了曲线差异的原因并提出了两个应力修正系数。关键字：钢桥；焊接接头；焊接温度场；焊接残余应力；S．N曲线西南交通大学硕士研究生学位论文第¨页ABSTRACTTheConstructionofsteelbridgesisonallincreasingtrendwithbridgeconstruct