公铁两用桥梁正交异性钢桥面板焊缝疲劳性能分析
发布时间：2021-12-23 16:29
近年来,正交异性钢桥面板由于其本身的许多构造优点,被许多国家采用用于修建大跨径桥梁的桥面结构。由于其制作工艺的特殊性,正交异性钢桥面板存在许多焊缝,受到外荷载的循环作用下,有焊缝处容易出现疲劳裂纹,因此研究焊缝位置处的疲劳寿命对正交异性钢桥面板的维修加固具有重要的理论意义和工程价值。本文以南京长江大桥维修改造工程为依托,通过Abaqus进行静力分析,得到横纵向最不利荷位,探究单轮荷载作用下,关注位置处疲劳应力的变化情况;其次根据弹塑性分析理论对1/2U肋有限元模型进行热力耦合分析,通过编译Dflux子程序施加于作业,得到焊接过程中以及冷却后的温度场和应力场分布情况,再根据应力叠加简化模型进行残余应力与车辆荷载的耦合分析,得到考虑残余应力情况下的焊缝处疲劳应力的分布情况;最后对比各国规范中对焊接结构的疲劳等级分类,选取合适的疲劳S-N曲线,结合实际交通量,采用Miner线性累积损伤准则计算出日损伤度从而得到典型焊缝位置处的疲劳寿命,对比得到残余应力对焊缝处疲劳寿命的影响程度。全文主要内容与结论如下:(1)RD区域的最不利荷位为跨中U肋腹板正上方,RDF以及RF区域的最不利荷位为关注位置距...
【文章来源】： 南京林业大学江苏省
【文章页数】：76 页
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 正交异性钢桥面板概述
1.2.1 正交异性钢桥面板的应用
1.2.2 正交异性钢桥面板构造特点
1.2.3 正交异性钢桥面板焊接技术的发展
1.3 正交异性钢桥面板焊缝研究现状
1.3.1 正交异性钢桥面板焊缝疲劳问题研究现状
1.3.2 正交异性钢桥面板焊接残余应力研究现状
1.4 本文研究内容和技术路线
第二章 焊缝研究理论概述
2.1 桥面板典型焊缝的疲劳问题
2.1.1 纵肋与桥面板连接处焊缝
2.1.2 横隔板与U肋连接处焊缝
2.1.3 横隔板与U肋连接处焊缝端部
2.2 焊接有限元分析理论
2.2.1 焊接残余应力概念
2.2.2 热分析理论
2.2.3 应力场分析理论
2.3 焊缝疲劳寿命评估方法
2.3.1 疲劳概述
2.3.2 不同疲劳寿命评估方法的选用
2.4 本章小结
第三章 典型焊缝在车载作用下的有限元分析
3.1 工程背景
3.2 有限元模型建立
3.2.1 正交异性钢桥面板模型
3.2.2 网格无关性检查
3.2.3 不同焊缝区域网格的划分
3.3 最不利加载工况
3.3.1 疲劳车辆荷载
3.3.2 加载方式
3.3.3 计算结果分析
3.4 典型焊缝处疲劳应力分析
3.4.1 RD区域焊缝疲劳应力分析
3.4.2 RF区域焊缝疲劳应力分析
3.5 本章小结
第四章 焊接残余应力与车载耦合有限元分析
4.1 焊接子模型的建立
4.1.1 几何模型参数
4.1.2 材料属性
4.1.3 网格的选择与划分
4.2 焊接过程有限元模拟
4.2.1 焊接热源的选取与施加
4.2.2 温度场计算结果分析
4.2.3 应力场计算结果分析
4.3 残余应力与车轮荷载耦合分析
4.4 本章小结
第五章 正交异性钢桥面板典型焊缝的疲劳寿命评估
5.1 疲劳寿命评估流程
5.2 疲劳S-N曲线的选用
5.3 车辆荷载的选用
5.4 典型焊缝处的疲劳寿命评估
5.4.1 不考虑残余应力典型焊缝处的疲劳寿命
5.4.2 考虑残余应力典型焊缝处的疲劳寿命
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要工作与结论
6.2 展望
攻读硕士期间的学术成果
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]顶板-纵肋焊接细节残余应力的松弛效应 [J]. 钟雯,丁幼亮,宋永生,曹宝雅,耿方方. 浙江大学学报(工学版). 2020(01)
[2]Q460高强度钢材焊接T形截面残余应力影响参数实验研究 [J]. 王田,熊晓莉,马萌. 中原工学院学报. 2019(05)
[3]薄板焊接残余应力及其重分布影响研究 [J]. 张育成,唐焱彬. 中国水运(下半月). 2019(10)
[4]正交异性钢桥面横隔板弧形切口焊接残余应力分析 [J]. 黄炎,李健朋,吴其. 焊接学报. 2019(08)
[5]U肋双侧焊的钢桥面板残余应力数值分析 [J]. 李传习,肖雄,陈卓异. 交通科学与工程. 2019(02)
[6]焊接工艺对T型接头残余应力的影响 [J]. 曹彬彬,戚振. 机电工程技术. 2019(01)
[7]基于等效结构应力法的正交异性钢桥面板体系疲劳抗力评估 [J]. 李俊,张清华,袁道云,郭亚文,卜一之. 中国公路学报. 2018(12)
[8]铁路桥正交异性复合钢桥面板关键焊接技术研究 [J]. 杜伟,吴江波,李彦国,杨虹. 焊接技术. 2018(09)
[9]正交异性钢桥面板在南京长江大桥维修改造中的应用 [J]. 金博. 施工技术. 2018(S1)
[10]正交异性钢桥面板焊接残余应力研究及其对疲劳开裂的影响 [J]. 薛连奇,田欣,黎天馗,蒋恒恒. 四川建筑. 2017(04)
博士论文
[1]基于应变能的钢桥面板与纵肋连接细节疲劳寿命评估方法及其可靠度研究[D]. 崔闯.西南交通大学. 2018
[2]U肋加劲钢桥面板焊接残余应力与变形研究[D]. 顾颖.西南交通大学. 2016
[3]焊接钢桥结构细节疲劳行为分析及寿命评估[D]. 任伟平.西南交通大学. 2008
硕士论文
[1]正交异性钢桥面板U肋与面板全熔透焊接接头疲劳性能研究[D]. 胡广召.北京交通大学. 2018
[2]两种形状弧形切口正交异性钢桥面板的疲劳性能对比研究[D]. 阮诗鹏.湖南大学. 2017
[3]考虑焊接残余应力的钢桥构造细节疲劳性能评估[D]. 罗洪界.武汉理工大学. 2017
[4]加强型U肋焊接残余应力数值分析[D]. 李体翰.大连理工大学. 2016
[5]正交异性钢桥面板纵、横肋焊接残余应力数值模拟[D]. 康玲.西南交通大学. 2015
[6]正交异性钢桥面板热点应力法的疲劳寿命评估[D]. 吴月峰.西南交通大学. 2015
[7]基于断裂力学的正交异性钢桥面板与纵肋焊接细节疲劳寿命评估[D]. 姜苏.西南交通大学. 2014
[8]公路正交异性钢桥面板构造细节的热点应力分析及疲劳研究[D]. 冯兵.西南交通大学. 2014
[9]基于响应面法的正交异性钢桥面板疲劳设计参数研究[D]. 马宇平.西南交通大学. 2014
[10]正交异性钢桥面焊接应力数值模拟[D]. 邹修兴.西南交通大学. 2012
本文编号：3548807
【文章来源】： 南京林业大学江苏省
【文章页数】：76 页
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 正交异性钢桥面板概述
1.2.1 正交异性钢桥面板的应用
1.2.2 正交异性钢桥面板构造特点
1.2.3 正交异性钢桥面板焊接技术的发展
1.3 正交异性钢桥面板焊缝研究现状
1.3.1 正交异性钢桥面板焊缝疲劳问题研究现状
1.3.2 正交异性钢桥面板焊接残余应力研究现状
1.4 本文研究内容和技术路线
第二章 焊缝研究理论概述
2.1 桥面板典型焊缝的疲劳问题
2.1.1 纵肋与桥面板连接处焊缝
2.1.2 横隔板与U肋连接处焊缝
2.1.3 横隔板与U肋连接处焊缝端部
2.2 焊接有限元分析理论
2.2.1 焊接残余应力概念
2.2.2 热分析理论
2.2.3 应力场分析理论
2.3 焊缝疲劳寿命评估方法
2.3.1 疲劳概述
2.3.2 不同疲劳寿命评估方法的选用
2.4 本章小结
第三章 典型焊缝在车载作用下的有限元分析
3.1 工程背景
3.2 有限元模型建立
3.2.1 正交异性钢桥面板模型
3.2.2 网格无关性检查
3.2.3 不同焊缝区域网格的划分
3.3 最不利加载工况
3.3.1 疲劳车辆荷载
3.3.2 加载方式
3.3.3 计算结果分析
3.4 典型焊缝处疲劳应力分析
3.4.1 RD区域焊缝疲劳应力分析
3.4.2 RF区域焊缝疲劳应力分析
3.5 本章小结
第四章 焊接残余应力与车载耦合有限元分析
4.1 焊接子模型的建立
4.1.1 几何模型参数
4.1.2 材料属性
4.1.3 网格的选择与划分
4.2 焊接过程有限元模拟
4.2.1 焊接热源的选取与施加
4.2.2 温度场计算结果分析
4.2.3 应力场计算结果分析
4.3 残余应力与车轮荷载耦合分析
4.4 本章小结
第五章 正交异性钢桥面板典型焊缝的疲劳寿命评估
5.1 疲劳寿命评估流程
5.2 疲劳S-N曲线的选用
5.3 车辆荷载的选用
5.4 典型焊缝处的疲劳寿命评估
5.4.1 不考虑残余应力典型焊缝处的疲劳寿命
5.4.2 考虑残余应力典型焊缝处的疲劳寿命
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要工作与结论
6.2 展望
攻读硕士期间的学术成果
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]顶板-纵肋焊接细节残余应力的松弛效应 [J]. 钟雯,丁幼亮,宋永生,曹宝雅,耿方方. 浙江大学学报(工学版). 2020(01)
[2]Q460高强度钢材焊接T形截面残余应力影响参数实验研究 [J]. 王田,熊晓莉,马萌. 中原工学院学报. 2019(05)
[3]薄板焊接残余应力及其重分布影响研究 [J]. 张育成,唐焱彬. 中国水运(下半月). 2019(10)
[4]正交异性钢桥面横隔板弧形切口焊接残余应力分析 [J]. 黄炎,李健朋,吴其. 焊接学报. 2019(08)
[5]U肋双侧焊的钢桥面板残余应力数值分析 [J]. 李传习,肖雄,陈卓异. 交通科学与工程. 2019(02)
[6]焊接工艺对T型接头残余应力的影响 [J]. 曹彬彬,戚振. 机电工程技术. 2019(01)
[7]基于等效结构应力法的正交异性钢桥面板体系疲劳抗力评估 [J]. 李俊,张清华,袁道云,郭亚文,卜一之. 中国公路学报. 2018(12)
[8]铁路桥正交异性复合钢桥面板关键焊接技术研究 [J]. 杜伟,吴江波,李彦国,杨虹. 焊接技术. 2018(09)
[9]正交异性钢桥面板在南京长江大桥维修改造中的应用 [J]. 金博. 施工技术. 2018(S1)
[10]正交异性钢桥面板焊接残余应力研究及其对疲劳开裂的影响 [J]. 薛连奇,田欣,黎天馗,蒋恒恒. 四川建筑. 2017(04)
博士论文
[1]基于应变能的钢桥面板与纵肋连接细节疲劳寿命评估方法及其可靠度研究[D]. 崔闯.西南交通大学. 2018
[2]U肋加劲钢桥面板焊接残余应力与变形研究[D]. 顾颖.西南交通大学. 2016
[3]焊接钢桥结构细节疲劳行为分析及寿命评估[D]. 任伟平.西南交通大学. 2008
硕士论文
[1]正交异性钢桥面板U肋与面板全熔透焊接接头疲劳性能研究[D]. 胡广召.北京交通大学. 2018
[2]两种形状弧形切口正交异性钢桥面板的疲劳性能对比研究[D]. 阮诗鹏.湖南大学. 2017
[3]考虑焊接残余应力的钢桥构造细节疲劳性能评估[D]. 罗洪界.武汉理工大学. 2017
[4]加强型U肋焊接残余应力数值分析[D]. 李体翰.大连理工大学. 2016
[5]正交异性钢桥面板纵、横肋焊接残余应力数值模拟[D]. 康玲.西南交通大学. 2015
[6]正交异性钢桥面板热点应力法的疲劳寿命评估[D]. 吴月峰.西南交通大学. 2015
[7]基于断裂力学的正交异性钢桥面板与纵肋焊接细节疲劳寿命评估[D]. 姜苏.西南交通大学. 2014
[8]公路正交异性钢桥面板构造细节的热点应力分析及疲劳研究[D]. 冯兵.西南交通大学. 2014
[9]基于响应面法的正交异性钢桥面板疲劳设计参数研究[D]. 马宇平.西南交通大学. 2014
[10]正交异性钢桥面焊接应力数值模拟[D]. 邹修兴.西南交通大学. 2012
本文编号：3548807
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