桅杆结构拉耳焊接结点焊接-风致应力场研究

《桅杆结构拉耳焊接结点焊接-风致应力场研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、桅杆结构（申请工学博士学位论文）拉耳焊接结点桅杆结构拉耳焊接结点“焊接-“焊接-风致”应力场研究风致”应力场研究培养单位：土木工程与建筑学院王翼学科专业：土木工程飞研究生：王翼飞指导教师：瞿伟廉教授武汉理工大学2014年3月万方数据万方数据分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目桅杆结构拉耳焊接结点“焊接-风致”应力场研究英文Welding-WindInducedStressFieldResearch题目fortheEarplateWeldedJointofGuyedMast研究生姓名王翼飞姓名瞿

2、伟廉职称教授学位指导教师单位名称武汉理工大学邮编430070申请学位级别工学博士学科专业名称土木工程论文提交日期论文答辩日期学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席评阅人2014年3月万方数据ADissertationSubmittedtoWuhanUniversityofTechnologyfortheDoctor’sDegreeinEngineeringWelding-WindInducedStressFieldResearchfortheEarplateWeldedJointofGuye

3、dMastDoctoralCandidate:WangYifeiMajor:CivilEngineeringSupervisor:Prof.QuWeilianWuhanUniversityofTechnologyWuhan,P.R.China,430070March,2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证

4、书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权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。本人承诺所提交的学位论文（含电子学位论文）为答辩后经修改的最终定稿学位论文，并授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论

5、文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期万方数据万方数据武汉理工大学博士学位论文摘要桅杆结构是一类广泛应用于广播电视、微波通信、气象监测等行业的高耸结构。由于桅杆结构杆身长细比大，整体水平刚度较小，使其对风荷载作用特别敏感。大量桅杆风致事故调查报告表明：桅杆结构倒塌事故多数是由于疲劳损伤后引起结点疲劳断裂、结构失稳或构件强度破坏而导致的。桅杆结构发生疲劳累积损伤最为严重的位置在杆身弦杆与纤绳连接的拉耳焊接结点处，研究该焊

6、接结点疲劳损伤问题的核心前提就在于获得风荷载作用下拉耳焊接结点局部的随机疲劳荷载谱，即局部实际动应力场。为此本文对桅杆结构拉耳焊接结点的“焊接-风致”应力场进行了分析研究。拉耳焊接结点“焊接-风致”应力场研究工作的难点在于：较高且复杂的焊接残余应力在桅杆结构服役前已经存在于拉耳焊接结点；服役过程中焊接残余应力又由于风荷载引起的复杂工作应力而发生松弛，使得拉耳焊接结点局部最终形成更加复杂的“焊接-风致”实际应力场。考虑到研究工作的复杂性和直接进行实验研究的可行性低与经济性差，本文采用了下述由简到繁的研究思

7、路。首先对简单对接焊平板进行焊接残余应力及其松弛行为的数值分析，然后再对对接焊平板的焊接残余应力及其松弛行为进行实验研究并验证模拟结果的正确性和可行性，最后运用该数值模拟技术对复杂桅杆结构拉耳焊接结点的“焊接-风致”应力场进行了分析和研究。运用热-结构顺序耦合的方法对两类坡口对接焊平板的整个焊接过程进行了有限元数值模拟。焊接温度场与应力场的模拟充分反映了焊接实际中热输入的局部集中性，电弧沿焊缝行走的移动性，焊接熔合区材料焊接加热和焊后冷却的高瞬时性和材料物理属性随温度变化的强非线性。纵向焊缝对接焊平板焊

8、接残余应力的数值模拟结果表明：纵向焊接残余应力在中心横断面上表现为压-拉-压的分布规律，而在纵断面上有很长的稳定区；纵向焊接残余应力峰值接近材料的屈服强度，整体数值较大且比横向焊接残余应力大很多。比较纵向焊缝和横向焊缝两类对接焊平板上的焊接残余应力的模拟结果，选择纵向焊接残余应力数值较大且分布稳定的纵向焊缝对接焊平板为本文研究的简单对象。基于焊接残余应力松弛的宏观力学条件，运用弹塑性有限元方法分别模拟了坡口对接焊平板焊接残余应力在静载作用下