球—管焊接残余应力分布模式及其对节点性能的影响研究

发布时间：2020-06-14 17:49

【摘要】：焊接空心球节点因其构造简单、施工方便、受力合理等特点被广泛运用于大型空间结构中。由于焊接空心球节点是通过焊缝将空心球与钢管连接起来,其焊接过程必将存留大量的残余应力,甚至有焊接残余应力超过材料屈服强度的情况存在,所以不能忽视焊接残余应力对焊接空心球节点性能的影响。而以往关于焊接空心球节点有关极限承载能力和刚度的研究鲜有考虑焊接残余应力的影响,本文主要研究焊接空心球节点的焊接残余应力分布模式,并分析其对焊接空心球节点极限承载力和刚度的影响规律。本文运用有限元软件ANSYS模拟焊接过程,得出焊接温度场和应力场,总结出焊接空心球节点的焊接残余应力分布规律。基于焊接残余应力分布模式,分别开展焊接空心球节点消除与不消除焊接残余应力情况下的模拟加载研究,揭示焊接残余应力对焊接空心球节点极限承载力和刚度的影响规律。本文的主要研究工作有:(1)建立焊接空心球节点有限元模型,采用瞬态热分析模拟焊接过程;选取合理单元,考虑材料性能参数随温度变化的非线性特点,运用生死单元法模拟焊缝的填充过程,得到不同时刻下的温度场分布云图,总结分析焊接过程中的焊缝区域时变温度场变化规律。(2)基于焊接温度场分析结果,计算焊接空心球节点不同时刻下的瞬时应力及焊接残余应力,得到焊接残余应力在焊缝中心线、钢管和空心球上的分布特征与规律。参数化分析焊接空心球节点的球径D和壁厚t、钢管直径d和壁厚δ等因素对焊接残余应力分布模式的影响规律。(3)基于焊接残余应力的分布规律,对比分析焊接空心球节点在有无焊接残余应力影响下的极限承载力;参数化分析焊接残余应力随着几何尺寸(空心球直径D和壁厚t、钢管直径d和壁厚δ等)的变化对焊接空心球节点极限承载力的影响机制。(4)基于焊接残余应力分布规律,计算荷载作用下焊接空心球节点的实时刚度,对比分析焊接空心球节点在有无焊接残余应力下的节点刚度的变化情况。参数化分析焊接残余应力随着几何尺寸(空心球直径D和壁厚t、钢管直径d和壁厚δ等)的变化对焊接空心球节点刚度的影响规律。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU392.3
【图文】：

桁架结构

背景及意义日益发展，现我国钢铁产量位居世界第一，而在建量轻、强度高，塑性韧性好、施工周期短，制造简于各类现代建筑。在人类物质文明的发展中，人们追求，所以空间结构应用于满足人类对大跨度建筑间结构有空间桁架结构、弦索结构、空间网壳结构近年来我国基础设施建设中比较受欢迎的新型复合壳的基础上引入预应力索撑体系[1]，被广泛应用于公共建筑中心[2]。如 2008 北京奥运会羽毛球馆、馆、天津自然博物馆贵宾厅等，值得注意的是，这口流动性强，且常作为灾后避难场所，如若发生结生命财产损失。

穹顶结构

壳的基础上引入预应力索撑体系[1]，被广泛应用于公共建筑中心[2]。如 2008 北京奥运会羽毛球馆、馆、天津自然博物馆贵宾厅等，值得注意的是，这口流动性强，且常作为灾后避难场所，如若发生结生命财产损失。图 1-1 桁架结构

【参考文献】