球管焊接數(shù)值模擬及焊接殘余應力影響因素研究.pdf

1、焊接球節(jié)點是大跨度鋼結構中常用的節(jié)點形式，由于節(jié)點的成形特點節(jié)點焊縫中存在較高的殘余應力。研究殘余應力的大小與分布及其影響因素將有助于節(jié)點在工程中的應用。同時焊接數(shù)值模擬技術的發(fā)展也為焊接技術的發(fā)展創(chuàng)造了有力的條件，使得焊接技術正在發(fā)生著由經(jīng)驗到科學、由定性到定量的飛躍。綜合利用數(shù)值模擬與實驗方法可有效降低節(jié)點工程應用成本。
　　 本文利用現(xiàn)有通用有限元軟件ANSYS，并結合其APDL二次開發(fā)功能，編制了單管與球焊接、雙管與球焊

2、接及四管與球焊接的幾何與有限元建模程序；同時運用有限元提供的單元生死功能，編制了溫度場與應力應變場分析計算控制程序。根據(jù)鋼網(wǎng)架焊接球節(jié)點設計規(guī)程要求，系列化的分析了焊接參數(shù)中諸如鋼球直徑、壁厚、管徑、焊接順序及焊接速度對對溫度場與應力場的影響，為工程實踐提供參考與指導，在此基礎上還對雙管、四管在鋼管焊接角度對其溫度與應力場進行了分析研究，得到了各焊接節(jié)點處焊縫在不同路徑上的應力分布情況。
　　 從損傷理論出發(fā)，結合初始應力問題基

3、本理論，分析推導了在焊接損傷（初應力）下的解析過程；并利用ANSYS程序對比分析了無初始殘余應力損傷及有初始焊接殘余應力損傷下焊接球節(jié)點的靜力力學性能，發(fā)現(xiàn)了焊接殘余應力對焊接球節(jié)點靜載荷承載力沒有影響的規(guī)律，但對其節(jié)點剛度方面的削弱影響較為明顯。
　　 為了解焊接模擬分析的可靠性，本文利用盲孔法對兩對組球管焊接件的焊縫處殘余應力進行了分析測試研究。實驗分析表明，球管焊接節(jié)點焊縫應力測試時盲孔深度與鉆孔鉆頭直徑的關系，獲得了部分