焊接残余应力对正交异性钢桥面板开裂的影响
本文关键词： 正交异性钢桥面板 有限元 焊接残余应力 疲劳 等效应力幅 出处：《西南交通大学》2017年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：正交异性钢桥面板与传统材料的桥面板相比,具有自重轻、强度高的特点,这使其在近来几十年得到了大力的提倡和使用。论文对正交异性钢桥面板进行了简单的介绍,并论述了正交异性钢桥面板容易发生疲劳开裂的问题和原因。论文从焊接残余应力对桥面板开裂影响的角度出发,以工程实例中正交异性钢桥面板的实际规格和尺寸为基础,运用有限元软件ANSYS对其建立3D实体模型。采用合适的热源和加热方式模拟材料在受热过程中焊料与母材的结合过程。同时,为了与焊接实际情况尽可能相符,采用目前正交异性钢桥面板的主流焊接工艺,并采用ANSYS的瞬态分析功能进行分析,得到了焊接过程和冷却过程正交异性钢桥面板温度场和应力场的分布,并对正交异性钢桥面板和焊缝处的温度场和应力场进行分析。采用对于正交异性钢桥面板疲劳开裂研究较为完善的英国桥梁规范BS5400作为参考,使用其规定的标准疲劳车荷载、对正交异性钢桥面板细部结构的分级和相应的应力循环S-N曲线公式作为计算标准,对所建模型先进行了静力分析确定了易发生疲劳破坏的部位,同时考虑计算的实际情况,对模型和所加荷载进行了简化,分析了无焊接残余应力作用下所建模型的疲劳寿命和有焊接残余应力影响下相同模型的疲劳寿命,并进行对比,得出了焊接残余应力使其疲劳寿命减小62.2%的结论。
[Abstract]:The orthotropic steel deck plate has the characteristics of light weight and high strength compared with the traditional material. It has been strongly advocated and used in recent decades. This paper briefly introduces orthotropic steel bridge panels. The problems and causes of fatigue cracking of orthotropic steel bridge face are discussed. The influence of welding residual stress on deck cracking is discussed in this paper. Based on the actual specifications and dimensions of orthotropic steel bridge panels in engineering examples. Using the finite element software ANSYS to establish 3D solid model. The suitable heat source and heating method are used to simulate the bonding process of solder and base metal in the process of heating. At the same time. In order to accord with the actual welding situation as much as possible, the current mainstream welding process of orthotropic steel bridge face is adopted, and the transient analysis function of ANSYS is used to analyze it. The distribution of temperature field and stress field of orthotropic steel bridge panel during welding and cooling are obtained. The temperature field and stress field of orthotropic steel bridge face and weld are analyzed. The British Bridge Code (BS5400), which is perfect for the research of orthotropic steel bridge slab fatigue cracking, is used as reference. The standard fatigue vehicle loads are used to calculate the classification of the plate structure of orthotropic steel bridge and the corresponding S-N curve formula of stress cycle. The static analysis of the model is carried out to determine the site where fatigue failure is easy to occur. At the same time, considering the actual situation of calculation, the model and the added load are simplified. The fatigue life of the model without welding residual stress and the same model with welding residual stress are analyzed and compared. It is concluded that the welding residual stress reduces the fatigue life by 62.2%.
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U441.4
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，本文编号：1459946
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