鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)殘余應(yīng)力數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究.pdf

1、焊接是鋼結(jié)構(gòu)建筑幾種常見工藝之一，鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)的研究對于鋼結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性至關(guān)重要，焊縫殘余應(yīng)力是評判鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)性能的重要指標(biāo)之一，因此對梁柱節(jié)點(diǎn)焊縫區(qū)域的殘余應(yīng)力研究也是重中之重。本文選用全焊梁柱節(jié)點(diǎn)，梁上下翼緣有兩道焊縫，梁腹板處有兩道焊縫，整個(gè)梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)件共有4道焊縫。由于焊接的過程是一個(gè)復(fù)雜而非線性的瞬態(tài)熱作用過程，焊接結(jié)束經(jīng)過充分冷卻后會(huì)在焊縫以及焊趾附近區(qū)域形成殘余應(yīng)力場。殘余應(yīng)力的形成是各種焊接因素相互疊加的作用，所

2、以其分布規(guī)律復(fù)雜，且是一種內(nèi)部自相平衡的應(yīng)力。焊接殘余應(yīng)力的存在使梁柱節(jié)點(diǎn)在受到外荷載作用下，會(huì)對整個(gè)梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)件的剛度、穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度等方面產(chǎn)生很大的影響，因此焊接殘余應(yīng)力分布規(guī)律的研究是鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)需要重點(diǎn)研究的課題之一。
　　本文主要就研究鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)殘余應(yīng)力分布規(guī)律展開研究。首先，本文對課題研究背景意義以及焊接溫度場和應(yīng)力場理論知識進(jìn)行系統(tǒng)的闡述；再就Q345B鋼的平板進(jìn)行了殘余應(yīng)力數(shù)值模擬；第三，對梁柱節(jié)點(diǎn)的

3、殘余應(yīng)力測量試驗(yàn)進(jìn)行闡述；最后對梁柱節(jié)點(diǎn)的殘余應(yīng)力模擬進(jìn)行展開，利用Ansys軟件的熱-結(jié)構(gòu)耦合功能，采用間接耦合法即溫度耦合應(yīng)力的方法實(shí)現(xiàn)焊接溫度對焊接應(yīng)力的單向耦合，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　在焊接殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬過程中，首先利用 Ansys的 APDL編寫語言程序，建立梁柱節(jié)點(diǎn)有限元分析模型；然后完成熱源形式的設(shè)定以及實(shí)現(xiàn)熱源的移動(dòng)加載，運(yùn)用生死單元技術(shù)動(dòng)態(tài)模擬焊接過程中焊料的填入和凝固；最后對梁柱節(jié)點(diǎn)焊縫的溫度場和殘余應(yīng)力進(jìn)