残余应力对Q550高强度焊接H型钢柱承载力影响分析

以有限元分析软件ansys为工作平台,基于非线性板壳有限元分析理论,采用大挠度弹塑性分析方法,考虑初始缺陷的影响,计算有不同热轧残余应力峰值下的h型钢柱的极限承载力,得到主要影响钢柱极限承载力的因素,为热轧残余应力的统计提供一些参考意见。

针对宝钢最新研发的高强度q460钢材,采用钻孔应变释放法测试焊接h型钢纵向残余应力在截面上的大小及分布规律。同时,结合机械剥层的方式对纵向残余应力沿壁厚方向的分布规律进行试验考察。在试验测试结果的基础上,提出高强度q460焊接h型钢的纵向残余应力分布的计算模型。

采用有限元方法分析了初弯曲和残余应力对常用长细比范围内箱型钢柱稳定极限承载力的影响,同时考虑了几何非线性和材料非线性,并通过荷载—位移曲线确定箱型钢柱受压稳定极限承载力。通过分析得出,初弯曲对箱型钢柱轴心受压稳定极限承载力影响较大,残余应力的影响相对较小,当既有初弯曲又有残余应力时,柱的稳定极限承载力将大为下降。这可以为今后实际工程中箱型钢柱的设计和计算提供一定的参考。

h型钢构件在生产过程中将不可避免的产生残余应力,而残余应力的存在将极大地影响构件的承载能力。采用盲孔法测试了大h型钢构件的残余应力分布,根据对大型h型钢构件的残余应力测试结果在有限元模型中引入不同残余应力分布和边界条件,讨论了残余应力与边界条件耦合作用对构件承载能力的影响。结果表明对于不同的边界条件和残余应力分布,h型钢柱构件的承载能力表现出不同的敏感性,该结果对h型钢结构设计具有一定的指导作用。

通过用盲孔法对焊接h型钢的残余应力进行检测，并对检测结果进行分析，初步了解了焊接h型钢残余应力的状况。

构件中所存在的残余应力会大大影响钢结构组件的刚度和疲劳寿命。虽然对于低碳钢的结构部件有较多的研究,但由于在常温和高温下应力-应变关系和材料属性的不同,造成了残余应力分布在高强钢构件中与低碳钢焊接而成的构件中的差异。因此,有必要研究由高强钢焊接而成的结构部件中残余应力的分布。对3个屈服强度460mpa的焊接热切高强型钢柱的残余应力进行研究,对不同横截面大小也进行了分析。使用切片法和钻孔法测量,并对两种方法所获得的残余应力进行比较。所测量的残余应力的大小和分布与碳钢中的一致,然而却有相对更小的残余应力比。最后,根据所测量的值,提出一个简化的由热切h型钢焊接而成的460mpa高强钢构件的残余应力分布。

锥柱耐压壳常采用高强度钢建造,高强度钢对焊接残余应力较为敏感,因此有必要针对耐压结构典型焊接接头的残余应力进行研究。本文基于热弹塑性相关理论,采用ansys的apdl语言编制焊接残余应力数值模拟程序。研究板厚、板宽、锥角以及焊接速度、焊喉温度对典型焊接接头轴向焊接残余应力的影响。研究表明:锥柱耐压壳凹面焊趾附近区域残余拉应力较大,应作为疲劳强度研究的重点区域。板厚和焊喉温度对残余拉应力的影响较残余压应力大;板宽和锥角对残余拉、压应力影响均较大。本文的研究可以控制焊接残余应力和优化焊接加工工艺,并为后续耐压结构疲劳强度的研究奠定相关理论基础。

针对大宽厚比的高频焊接h钢柱塑性耗能能力较低的特点,进行了10个试件的单调和反复加载试验研究.试验揭示,在一般低多层框架结构的长细比范围内,翼缘和腹板板件宽厚比的组合和轴压比是决定薄柔h钢柱静力和滞回性能的关键因素.综合实验结果和系统的数值分析,提出了经受罕遇地震往复作用时,将钢柱承载力下降限制在某一范围内的设计原则.按此原则,可以确定容许的板件宽厚比组合限值.这一设计方案为在抗震设防区使用薄柔构件轻型钢框架提供了可能.

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.

随着钢结构建筑的增加，焊接应力和变形对钢结构的承载力的影响越来越引起工程界的关注。本文从焊接应力和变形产生的原因着手，对钢结构框架是否考虑焊接应力和变形进行承载力对比分析。

本文采用数值模拟的方法,对船体结构的某一环形拘束焊缝进行焊接残余应力的模拟计算。同时采用压痕式应力测试仪,对实际船体结构进行测试,并与模拟结果相对比验证。结果表明,模拟结果与实测结果测得的焊接残余应力分布规律基本一致,环形拘束焊缝纵向残余应力大于横向残余应力,最大焊接残余应力位于靠近热影响区的直线段焊缝近表面处。

引入高强度钢高温下的力学性能参数,推导了高强度钢轴心受压柱在高温下的临界应力,进而得到高温下整体稳定系数与临界温度。将高强度钢和普通钢轴心受压柱在高温下的稳定系数和临界温度进行了对比,结果表明:普通钢轴心受压柱高温下的整体稳定系数和临界温度不适用于高强度钢轴心受压柱,高强度钢轴心受压柱整体稳定系数比普通钢低。使用有限元方法对文中给出的高强度钢轴心受压柱的整体稳定系数进行了验证,二者得出的结果吻合较好。

通过用盲孔法对热轧h型钢和焊接h型钢的残余应力进行检测，并对检测结果进行分析，初步了解了热轧h型钢与焊接h型钢残余应力的状况。

对q235试板分别在室温下进行焊接焊后自然冷却及加热到300、500、600和650℃进行焊接焊后保温缓冷(即热焊工艺),用小盲孔法测量焊接残余应力。实验结果表明,采用热焊方法进行焊接能够有效降低焊接残余应力,且加热温度越高,焊接残余应力降低效果越好。

采用msc.marc有限元软件建立了分析模型,分析了板件中热应力分布及其随时间变化对螺栓预拉力的影响,研究了不同梁高与螺栓数量的螺栓群承载力变化规律,并对螺栓群补拧区域提出了几点建议。

采用有限元热弹塑性分析方法对t形接头不同焊接顺序的残余应力和变形进行模拟.有限元模型中选用三维实体单元,分析了材料物性参数随温度的变化和对流、辐射散热的影响.运用单元生死技术模拟t形接头多道焊接过程,获得了不同焊接顺序t形接头焊接温度场和残余应力、变形场,并对计算结果进行了分析.结果表明,焊接顺序对t形接头的残余应力和变形有较大的影响,采用先焊一侧,然后焊另一侧的方案所得到的残余应力和角变形最小.

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。

利用有限元法对球管焊接节点焊接残余应力的影响因素进行分析研究,获得各影响因素对该节点焊接残余应力的大小及分布情况,结果表明:球径与球壁厚度的增大将降低与球连接处的焊接应力;管径增大时,焊缝的von-misses等效应力及z向焊接应力均会增大。

钢板剪力墙在施工过程中,为保证安装精度及避免受力后产生的噪声问题,多选用焊接连接的方式,这将导致内填板存在较大的焊接应力与变形。通过建立精细有限元模型,研究了焊接对钢板墙受力性能的影响。计算结果表明焊接应力与焊接变形在设计中不可忽略。首先,以开边洞钢板墙为例具体分析了施焊顺序的影响。在得到最佳施焊方案后对有、无焊接作用下开边洞钢板墙进行比较发现,考虑焊接影响时钢板墙的极限抗剪承载力与结构延性均有所降低。最后通过分析开边洞钢板墙的滞回曲线与能量耗散系数指出,钢板墙在进入弹塑性阶段后具有较好的耗能能力。

建立成品规格为200mm×200mm×8mm×12mm的h型钢连轧模型,利用大型有限元软件ansys/ls-dyna对h型钢的连轧过程进行模拟,分析了h型钢万能轧制过程中腹板和翼缘的延伸不均匀、断面温差等对残余应力的影响。并通过金相观测实验,分析轧件有残余应力时微观组织与无残余应力时的不同。从有限元分析和实验结果可以看出,合理分配腹板和翼缘的压下量及控制冷却速度降低断面温差,可以降低h型钢残余应力。

伴随经济社会的快速发展,我国出现巨大能源缺口。核能属于相对清洁、安全与低廉的新型能源,其重要地位日益突现。核反应堆有着极强的辐射性,核压力容器生产材料要选择优质材料,严格把控核压力容器生产质量与使用时段内的质量。能源需求的不断加大,推动进一步提高核电站数量和反应堆单堆的容量,生产大型化与复杂化的核压力容器,更我依靠焊接工艺来完成。本文探讨焊接工艺对厚壁核压力容器焊接残余应力的影响,以期为生产厚壁核压力容器焊接时消除残余应力与控制变形提供建议。

研究了大规格h型钢产品矫后出现腹板波浪以及切割过程中出现腹板开裂的原因。采用有限元数值分析和现场测试相结合的方法,分析了h型钢空冷至矫直温度时残余应力的分布规律。结果表明,现有生产工艺条件下,型钢冷却至矫直温度(80℃)时,腹板上存在着较大的压应力,致使发生腹板波浪。在腹板和r角的交接部位,残余应力分布极为不均,由压应力向拉应力突变,是导致产品切割开裂的主要原因之一。