单轴对称焊接工字梁残余应力研究毕业论文

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1、单轴对称焊接工字梁残余应力研究摘要：焊接残余应力是影响梁整体稳定的重要因素，在梁整体稳定设计中应该考虑残余应力对梁的影响。我国现行钢结构规范(GB50017-2003)中只提出了双轴对称焊接工字梁的整体稳定系数，其他截面只能借用，合适与否，需要进一步的证明。因此，本文对单轴对称焊接工字梁的残余应力进行研究，为其整体稳定设计提供参考。本文以焊接过程的有限元理论为基础，总结前人的经验和成果，应用大型通用软件ANSYS对焊接过程进行三维数值模拟，首先采用间接法，对现有单双轴对称截面焊接工字梁实验进行模拟，以生热率的形式施加热源，同时通过“控制单元的生死”有效模拟了焊缝金属的填

2、充、熔化和凝固过程，有限元计算结果与试验结果比较吻合，证实了计算模型的有效性，为用有限元分析焊接工字形截面梁残余应力提供了一种方法，并对单双轴对称截面焊接工字梁残余应力进行计算对可知：单轴对称截面梁上下翼缘残余应力分布曲线与双轴对称截面上下翼缘残余应力分布区曲线类似，呈抛物线分布，但单轴对称截面上下翼缘残余应力在数值上并不完全相同，残余压应力在数值上有一定差别；单轴对称截面梁腹板残余应力分布曲线与双轴对称截面腹板残余应力分布曲线不同，腹板两端的残余应力并不成对称分布，靠近下翼缘一侧的残余压应力要小于靠近上翼缘一侧的残余压应力，呈梯形分布。这是由于上下翼缘宽度不同造成温度

3、场分布不同，从而导致残余应力的不对称分布。通过研究梁翼缘宽厚比、腹板高厚比、上下翼缘宽度比等参数对单轴对称截面残余应力影响可知：在保持上翼缘宽度不变的情况下，改变翼缘的厚度，随着翼缘宽厚比逐渐减小，上下翼缘和腹板的残余应力逐渐减小，受拉区有增大趋势；在保持腹板厚度不变的情况下，改变腹板的高度，随着腹板高厚比逐渐增大，上下翼缘的残余应力逐渐减小，受拉区逐渐增大，腹板上下残余拉应力逐渐减小，但是随着腹板面积的逐渐加大，腹板上下残余压应力逐渐加大，受压区有增大趋势；在保持上翼缘宽度不变的情况下，改变下翼缘的宽度，随着上下翼缘宽度比逐渐减小，上下翼缘和腹板残余应力有所增加，上下

4、翼缘残余应力在分布趋势和数值上趋于一致，腹板上下残余压应力在数值上也趋于一致，梯度逐渐减小，单轴对称截面残余应力在分布曲线上趋于双轴对称截面残余应力经典分布。通过对单轴对称焊接工字梁残余应力的模拟计算，为以后焊接结构的优化设计提供重要依据。关键词：焊接残余应力；数值模拟；单轴对称工字梁；生死单元AbstractWeldingresidualstressistheeffectofthewholestabilityoftheimportantfactorsbeam,theoverallstabilityinbeamdesignshouldbeconsideredinthei

5、nfluenceoftheresidualstressofthebeam.Ourcurrentsteelstructurespecifications(GB50017-2003)onlyputforwardthedualaxleweldingsymmetricallystranderoverallstabilitycoefficientofthebeam,andothersectioncanonlyborrow,ifappropriate,needtobefurtherproof.Therefore,thispapersinglebeamweldingofaxisymm

6、etricencounteredresidualstressinresearch,foritsoverallstabilityprovidesreferen-ceforthedesign.Inthispaper,thefiniteelementweldingprocessbasedonthetheory,summeduptheexperiencesandresults,alargegeneral-purposeapplicationsoftwareANSYSthree-dimensionalnumericalsimulationofweldingprocess,firs

7、tusingtheindirectmethod,symmetricalcross-sectionofexistingsingle-axisbeamweldersexperimentsimulation,inordertoimposetheformofheatrateofheatatthesametimethroughthe"controlunitofthelifeanddeath"Effectivesimulationoftheweldmetalfilling,meltingandsolidificationprocess,finitee