基于不同焊縫建模的管結(jié)構(gòu)K型及T型節(jié)點(diǎn)靜力性能研究.pdf

1、本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)連接焊縫的焊材進(jìn)行了單向拉伸試驗(yàn)，得到了連接焊縫的應(yīng)力一應(yīng)變曲線。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了帶有連接焊縫的管結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的有限元模型，探討了不同焊縫建模對(duì)K型及T型圓鋼管節(jié)點(diǎn)極限承載力的影響情況。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)管結(jié)構(gòu)連接焊縫焊材拉伸試驗(yàn):采用常見(jiàn)的Q235及Q345鋼材，焊接為全熔透對(duì)接焊縫與T型角焊縫，截取全比例棒狀試件做單向拉伸試驗(yàn)，確定材料的屈服強(qiáng)度、彈性模量、極限強(qiáng)度及極限應(yīng)變等基本參數(shù)，測(cè)出典型

2、的荷載一位移曲線，同時(shí)還研究了材料型號(hào)、焊接形式、鋼材軋制方向等對(duì)材料靜力性能的影響，基于以上試驗(yàn)研究建立了各個(gè)試件的本構(gòu)模型并擬合出相應(yīng)數(shù)學(xué)表達(dá)式，之后對(duì)焊縫模型進(jìn)行了有限元程序驗(yàn)證，最后簡(jiǎn)要說(shuō)明了母材試件和焊材試件斷口的形式。研究表明:焊接過(guò)程對(duì)T型角焊縫左右兩邊焊縫金屬?gòu)?qiáng)度的影響較大，但是對(duì)材料特性的影響較小;對(duì)同種鋼板，平行和垂直方向的極限應(yīng)變值是不同的，但強(qiáng)度差異不明顯;通過(guò)合理的試件尺寸設(shè)計(jì)，得到幾種典型的應(yīng)力一應(yīng)變曲線。采

3、用ANSYS有限元的PLANE42單元對(duì)焊材試件進(jìn)行了數(shù)值模擬，驗(yàn)證了焊材模型的可行性。
　　(2)連接焊縫不同節(jié)點(diǎn)的有限元分析:以K型及T型圓鋼管節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象，引進(jìn)相關(guān)拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用ANSYS軟件對(duì)連接焊縫按不同單元類(lèi)型進(jìn)行模擬，研究了K型及T型圓鋼管節(jié)點(diǎn)的承載能力及無(wú)量綱參數(shù)β、γ、τ對(duì)節(jié)點(diǎn)破壞模式和承載力的影響。研究表明:實(shí)體模型和殼體模型在承載力分析上都是可行的，但是由于殼體模型比實(shí)體模型簡(jiǎn)單、節(jié)省時(shí)間，因此可利用殼

4、體單元進(jìn)行大規(guī)模的計(jì)算并且有較好的精確度;在弦桿與腹桿的交界處，建立一圈殼體單元，并取弦桿壁厚一半的方法能較好的模擬焊縫，具有較好的通用性;不考慮焊縫有限元模型計(jì)算承載力比試驗(yàn)值約低20％;建模中如果考慮焊縫模擬，有限元模型計(jì)算承載力比試驗(yàn)值約低13.03％;用實(shí)體單元和殼體單元模擬焊縫，均會(huì)提高節(jié)點(diǎn)承載力，且實(shí)體單元模型的有限元值更接近試驗(yàn)值;將焊材材料性能和母材材料性能分開(kāi)考慮與采用單一材性的傳統(tǒng)模擬方法相比，前者得到的圓鋼管相貫節(jié)