鋼板對接焊的現場監(jiān)測與數值模擬.pdf

1、焊接是鋼結構主要的連接方式之一。由于高度集中的熱源輸入，導致焊接部位不均勻受熱與冷卻，在焊件冷卻后，會在焊縫區(qū)域及其附近位置產生殘余應力和殘余變形，結構構件的強度、韌性以及開裂性能也會因此降低，從而影響整個結構的受力狀態(tài)，產生不良的后果。對焊接過程和冷卻后焊件的溫度場和應力場進行分析，可以為焊接施工提供有效的幫助。傳統(tǒng)檢測焊接的方法，不是對結構損傷大，就是成本較高，不利于工程應用。有限元模擬能夠克服傳統(tǒng)方法的不足并具有一定準確性。

2、>　　本研究主要內容包括：⑴在現場鋼板剪力墻的焊縫中心線位置附近布置振弦式鋼板計，對鋼板的CO2氣體保護焊進行實時監(jiān)測，利用數據采集裝置和計算機采集不同冷卻時刻的殘余應力值，研究了焊接施工過程鋼板的殘余應力分布情況。結果表明：在焊縫區(qū)域中部的縱、橫向產生拉伸殘余應力，在焊縫兩端的縱、橫向產生壓縮殘余應力。⑵使用有限元軟件 ANSYS建立了鋼板 CO2氣體保護焊的焊接模型，本文使用溫度場和內力場雙向耦合的直接耦合法進行建模，模擬了焊接過程

3、及其冷卻過程。特別地，通過試算確定了合理的模型尺寸。⑶通過ANSYS的后處理器分析了溫度場和應力場的分布情況，并與現場實時監(jiān)測的數據進行對比。通過比較現場測量數據與數值模擬數據的契合度，驗證了數值模擬的適用性，表明有限元模擬可以較好地再現鋼板的殘余應力分布。⑷分別對焊前預熱、焊接速度、電弧有效加熱半徑、電弧電壓和焊接電流這幾項對焊接影響較大的因素進行了數值模擬，分析了這些因素對焊接施工的影響程度。結果表明：焊前預熱有利于降低焊接區(qū)域的溫