残余应力分布对焊接不锈钢工字形截面梁整体稳定性能的影响

目的研究不锈钢焊接工形截面无侧向支撑梁的整体稳定性能,提出工形截面梁整体稳定系数的计算公式,为我国不锈钢结构设计规范的编制提供理论依据.方法对比了现有国外规范的设计方法,通过有限元分析研究了材料系数对不锈钢梁稳定系数的影响,以有限元分析结果为基础,对我国钢结构设计规范中受弯构件稳定系数的计算公式进行适当修正.结果提出了焊接工形截面不锈钢受弯构件整体稳定系数的计算方法,并将笔者建议的计算公式与欧洲规范和有限元结果进行了对比,结果表明建议公式比欧洲规范略偏安全.结论笔者建议的计算公式形式简单,计算结果比欧洲规范略偏安全,可以很好地应用于工程设计中.

第20卷第2期 1999年2月 上海铁道大学学报 journalofshanghaitiedaouniversity vol.20,no.2 feb.,1999 工字形钢梁整体稳定性能的研究 夏建国 (上海铁道大学土木工程系,上海200331) 摘要在广泛收集国内外试验资料的基础上,做了18片热轧工字钢梁试验,并用非线性有限元增量法 编制计算程序;同时引进广义座标系对国内外216片梁试验数据进行重分析。提出对桥涵设计规范的修 改建议,建议中引进改良长细比,使之能反映各种因素对梁稳定的影响,并使其形式能与现行桥规一致,便 于应用。 关键词工型梁,非弹性失稳,稳定性试验,有限元法 分类号u44 自michell研究矩形截面梁,并在1899年发表长梁在横向力作用下弹性稳定

本文提出工字梁腹板屈曲后对整体稳定性影响的问题,评述了相关屈曲问题分析的一些常见方法,归纳了腹板屈曲后整体稳定性控制的措施,为设计人员提供参照。

工字形截面组合梁截面改变设计探讨——探讨了承受均布荷载作用的工字形截面组合简支梁改变截面设计的方法，确定了采用改变翼缘宽度时的最佳截面改变位置及改变截面后翼缘宽度的计算公式，并结合设计实例对该方法进行了说明，为工字形截面梁的设计提供了一定的参...

工程设计中,一般仅对钢梁构件的强度、刚度、整体稳定性、局部稳定性做设计验算,而很少涉及钢梁截面扭转应力的分析。按照现行的结构设计理念,对结构构件的安全性要求进一步提高,有必要对钢梁截面在扭矩作用下的应力作出分析。文章以双轴对称工字形截面钢梁一端自由、一端固定为例,对其在约束扭转时应力进行分析。

应用有限元法对304不锈钢蜂窝夹套填角焊残余应力进行分析,考虑材料参数随温度的变化以及对流和辐射的影响,获得了蜂窝夹套填角焊残余应力的分布规律。结果表明,接头处残余应力分布不均匀,最大轴向残余应力位于蜂窝孔的中心位置,最大径向应力位于焊点与蜂窝板结合处。

本文以残余应力为研究对象,基于非线性有限元理论,通过变化构件腹板,翼缘的残余应力峰值,从荷载-位移曲线、承载力的发展等方面入手,讨论了残余应力对双轴对称工字型钢梁稳定承载能力的影响。

采用有限元软件msc.marc,对使用高强钢制造的工程机械常用局部加强贴板焊接结构进行焊接残余应力数值模拟计算分析。文中分别对四种不同结构和焊接顺序进行计算,对比分析结果表明:结构拘束和焊接顺序对焊接残余应力有重要影响,局部加强贴板增加结构拘束度,导致焊接残余应力增大;先焊主结构,再焊局部加强贴板,焊接残余应力最大。因此,合适地设计焊接结构和焊接顺序有利于降低结构的焊接残余应力,提高焊接结构的可靠性。

变截面梁的整体稳定性研究——利用解析法与有限单元法，研究两端简支工字型截面变截面梁的整体稳定性，提出变截面梁的等效长度概念，并对李截面梁的极限破坏荷栽的数据进行拟合，得到变截面梁整体稳定系数的实用计算公式。　　

随着基于性能抗震设计理论的逐渐发展,利用损伤指标研究结构倒塌破坏越来越受到关注。文章对2个采用不同水平配箍率的工字形截面叠合板式剪力墙试件进行了低周反复加载试验,分析了各构件的破坏形态、延性、刚度、耗能等,计算了各构件分别采用基于刚度的损伤指标和基于位移及耗能的损伤指标,并与试验现象进行了对比。分析结果表明,基于位移及耗能的修正的park-ang模型能较好地反映试件在各破坏阶段的损伤程度;而基于刚度的roufaiel模型计算简便,可用于其他模型的辅助评估。

双相不锈钢的焊接工艺是化学品船建造过程中的重要技术难点,本文首先介绍了2205双相不锈钢的化学成分、抗腐蚀性能和力学性能.考虑焊接残余应力对船体的不利影响,从焊接过程和焊接参数的控制角度探讨焊接质量控制,并结合船厂施工工艺提出控制焊接残余应力的方法.

不锈钢的非线性材料特性使其构件承载性能不同于普通钢结构构件,需要开展专门的研究。通过焊接加工8个不锈钢箱形截面柱,包括奥氏体型s30408和双相型s22253两种牌号,在试件两端铰接的约束条件下开展轴心承压加载试验。试验中对板材力学性能、试件的局部与整体几何初始缺陷、纵向焊接残余应力分布和加载初偏心进行了测量。加载试验得出了板件的局部屈曲承载力与构件的相关稳定承载力,展示了从组成板件局部屈曲到构件整体弯曲屈曲的渐变失效形态。将试验结果与欧洲不锈钢规范en1993-1-4、直接强度法和中国冷弯薄壁型钢结构技术规范gb50018的计算公式进行比较表明,由于欧洲规范和直接强度法没有考虑不同牌号不锈钢材料力学性能的差异,对双相型s22253构件的承载力计算偏于保守,而奥氏体型s30408构件的计算承载力偏于不安全;而中国规范gb50018没有考虑焊接残余应力、几何缺陷和材料非线性的不利影响,高估了构件的相关稳定承载力。所得到的试验结果将为后续的数值分析与理论研究提供数据支撑。

通过查阅相关资料,对变截面优化设计的方法进行了简单介绍,推导出了双轴对称工字形组合钢梁截面在集中荷载作用下优化设计的相关公式以及梁的变截面位置,便于工程设计应用,为变截面设计提供了理论依据。

采用弹塑性有限元法计算了q235碳钢与304不锈钢的焊接温度场和焊接残余应力,计算结果表明,由于二者物理性能的差异造成了焊接温度场和残余应力分布的不均匀,焊接残余应力的峰值出现在304不锈钢一侧,其值略低于304不锈钢的屈服强度.当焊接热源偏向q235钢时,焊接残余应力峰值变化较小,但高应力区减小,焊接变形明显减小,当焊接热源偏向304不锈钢时结果相反.当焊接热输入增大时会导致焊后高应力区范围的扩大,残余应力的峰值略有降低.采用红外热像仪测量了焊接过程中焊接接头上表面的温度变化情况,有限元计算的结果与其符合较好.

钢结构开裂及变形很大程度上是由于焊接残余应力造成的.文章对钢结构焊接残余应力结构进行分析,探究了钢结构焊接残余应力分布、产生原因及其对钢结构结构刚度、疲劳强度、应力腐蚀开裂、焊件稳定性、低温工作性能、结构变形、静力强度等钢结构性能的影响,并提出了实践工作中焊接残余应力的控制及消除办法,为相关行业提供参考.

采用x射线法结合环劈法对电阻焊直缝焊接套管的管体和焊缝的应力分布,以及焊接套管切割后应力的变化进行研究。结果表明:焊接套管残余应力在周向上分布不均,并且焊缝处残余应力很高,接近其屈服强度;焊接套管切割后管体外表面残余应力随着时效时间的增长由拉应力转为压应力,而内表面由压应力转为拉应力。

以有限元分析软件ansys为工作平台,基于非线性板壳有限元理论,采用壳单元对等截面h型钢梁考虑双重非线性的全过程分析,从而对其屈曲性能进行深入的研究。通过变化构件腹板、翼缘的残余应力峰值,从荷载-位移曲线、承载力、变形的发展等方面入手,分析了残余应力对等截面h型钢梁屈曲性能的影响,获得了一些有价值的结论。

为了研究焊接工艺参数对焊接变形及残余应力的影响，文章基于非线性有限元法对平板对接焊焊接过程进行了数值模拟，结果表明：对于焊缝中心线上任一点，横向变形随外界环境温度的升高而减小；在3种热源功率下，最大横向变形均出现在焊接末端，其值随热源功率的增大而减小。说明外界环境温度越高，焊接效果越好，焊接热源功率越大，焊接效果越好。

?1994-2009chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.allrightsreserved.http://www.cnki.net 第22卷第4期湖　北　工　业　大　学　学　报2007年08月 vol.22no.4　journalofhubeiuniversityoftechnologyaug.2007 [收稿日期]2007-03-20 [作者简介]周金枝(1964-),女,湖北武汉人,湖北工业大学教授,工学博士,研究方向:工程结构强度分析与计算. [文章编号]1003-4684(2007)0420088203 用热处理方法消除奥氏体不锈钢焊接残余应力 周金枝,钟　斌 (1湖北工业大学机械工程学院

为了提高不锈钢管的冷加工成形性能,进一步优化相应焊接工艺,在对汽车排气管激光焊接温度场进行数值模拟研究的基础上,分析激光焊接汽车排气管残余应力.在考虑网格的疏密过渡以及材料力学性能参数随温度的变化条件下,分析激光焊接不锈钢管残余应力演变过程及分布特点,即滚轮挤压量越小,平均残余应力越小,但容易出现咬边和未焊透,在局部产生应力集中,更容易在焊接管冷加工时出现开裂;激光焊接线能量减小,轴向残余应力区域变窄,峰值应力增加.将激光焊接残余应力与钨极氩弧焊(tig)+激光焊的残余应力进行对比实验,结果表明,不锈钢管tig+激光焊残余应力与激光焊接具有相似的分布,分布区域相对变宽,焊轴向残余应力比激光焊接小,提高了焊接管冷加工成型性能.

截面承载力校核是进行截面设计的必要步骤,能保证设计合理、满足使用要求。双筋工字形截面梁在工业建筑中广泛使用,但相关规范并未对其校核方法进行描述。本文将双筋工字形截面梁划分为三种情况,归纳了相关校核方法,供设计人员参考。

在建筑用钢的锻压过程中，温度变化将产生残余应力，而该残余应力将会导致结构稳定承载力下降，工程师在柱的稳定分析中也已考虑了残余应力的影响。已有的几种基于试验和理论研究建立的残余应力分布模式在柱失稳分析中比较成熟。但是，当构件发生扭转失稳时，采用这些残余应力分布模式进行分析将导致结果不准确，因为它们不满足截面扭转一翘曲的平衡方程。为了解决这个问题，