U肋與頂板連接焊縫殘余應(yīng)力的三維數(shù)值模擬.pdf

1、正交異性鋼橋面板因經(jīng)濟(jì)耐久，輕質(zhì)高強(qiáng)等優(yōu)點，被廣泛運用于世界大、中跨度橋梁。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，板件眾多，大都通過焊接方式連接，焊縫處必然存在殘余應(yīng)力。焊接殘余應(yīng)力的存在會降低鋼橋面板的使用性能，如抗腐蝕、抗疲勞和穩(wěn)定性能等。當(dāng)前完全控制和消除焊接殘余應(yīng)力還不太現(xiàn)實，鋼橋面板上還會存在很大的殘余應(yīng)力。為保證鋼橋面板的使用安全，需要準(zhǔn)確認(rèn)識殘余應(yīng)力的大小及其分布規(guī)律。殘余應(yīng)力的試驗測量耗時耗力，論文采用數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行定量分析，主要工作包括:<

2、br>　　(1)簡單介紹了焊接殘余應(yīng)力的基礎(chǔ)知識，回顧了焊接數(shù)值模擬技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并總結(jié)了焊接模擬的相關(guān)理論和方法，包括焊接溫度場和應(yīng)力場的理論;
　　(2)以港珠澳大橋為背景，采用ANSYS有限元軟件建立U肋與頂板連接焊縫的三維模型，選定合理的材料參數(shù)和熱源模型，使用生死單元技術(shù)模擬焊料的熔化和填充，分別進(jìn)行溫度場和應(yīng)力場的模擬計算;
　　(3)對模擬計算結(jié)果進(jìn)行分析，得到溫度場和應(yīng)力場的分布規(guī)律:熱源移動位置，焊

3、縫金屬溫度急劇升高至熔融，隨著熱源的離開，溫度又迅速下降最終至室溫;頂板近U肋表面焊縫區(qū)的最大殘余拉應(yīng)力約為屈服強(qiáng)度的1.2倍，遠(yuǎn)焊縫區(qū)的最大殘余壓應(yīng)力約為屈服強(qiáng)度的0.1倍;U肋近焊縫區(qū)的最大殘余拉應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度，遠(yuǎn)焊縫區(qū)的最大殘余壓應(yīng)力約為屈服強(qiáng)度的0.1倍;
　　(4)分析材料參數(shù)、焊接工藝參數(shù)和幾何模型參數(shù)對焊接殘余應(yīng)力的影響，得到更為準(zhǔn)確的模擬計算結(jié)果，為合理的焊接工藝提供數(shù)據(jù)支持;
　　模擬計算結(jié)果說明:U肋與