镦边U肋加劲钢桥面板焊接残余应用研究

发布时间：2019-12-02 05:13

【摘要】：正交异性钢桥面板被广泛应用于各种现代桥梁中,而U肋焊接所造成的残余应力会对结构的制造精度和服役性能产生严重影响。为减小顶板与U肋连接焊缝处的应力集中程度,一种新型U肋——镦边U肋被提出。镦边U肋加厚了与顶板连接处的U肋腹板厚度,局部刚度得以提高,但同时导致其与顶板连接处焊缝的尺寸增大,因此,使用镦边U肋的钢桥面板,其焊接残余应力分布将不同于传统普通U肋。为此,本文研究镦边U肋与顶板连接处焊缝的焊接残余应力,主要内容如下:(1)介绍了镦边U肋的构造特征,以及焊接数值模拟的理论基础和分析方法,以顶板与镦边U肋连接处焊缝为研究对象,建立了三维的温度场、应力场有限元模型,并采用生死单元技术,对焊料熔敷过程进行模拟。(2)通过对镦边U肋焊件的温度场分布及变化过程的分析,结果表明:各节点温度随时间变化的趋势都大致相同,热源作用时温度骤升,并达到峰值,随着热源的离开,温度又快速降低,但升温的梯度大于降温梯度,距离焊缝中心越远,温度峰值越小,且到达峰值的时间就越晚。(3)通过对镦边U肋焊件的应力场分布及变化过程的分析,结果表明:稳定区内,纵向残余应力的峰值超过了材料的屈服强度,而横向残余应力很小;纵向残余应力在焊缝区为拉应力,峰值为屈服强度的1.16倍,纵向残余应力在远离焊缝处为压应力,顶板、镦边U肋的纵向残余压应力峰值分别为屈服强度的0.23倍、0.09倍。(4)镦边U肋与普通U肋焊接残余应力的分布规律大体相似,纵向残余拉应力峰值变化不大,且在U肋焊趾处,镦边U肋的纵、横向残余应力均有所降低,最大降幅在5.0%左右,然而与普通U肋相比,镦边U肋由于焊缝尺寸增大,相应地,焊接热输入量、热影响区也增大,镦边U肋残余应力的整体水平均有所增加。(5)分析了镦边U肋几何参数变化对焊接残余应力的影响,其中,焊接坡口角度、顶板厚度、U肋厚度、镦边增厚的影响较大。
【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】：U441.5

【参考文献】