考慮焊接條件的無焊孔梁柱節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能研究.pdf

1、國內(nèi)外的大量震害資料表明，梁柱全焊接型剛性節(jié)點(diǎn)的脆性破壞大都是由焊縫的焊趾開始向周圍擴(kuò)散，這些焊縫開裂與焊縫的內(nèi)在缺陷不無關(guān)系。由于焊接工藝如焊接速度、層間溫度、焊接順序、熱源功率及焊接線能量等會(huì)影響焊縫的韌性，從而影響節(jié)點(diǎn)的抗震性能，因此考慮焊接條件對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能的影響既具有必要性，也具有重要性。
　　本文主要以無焊孔鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)（以下簡稱無焊孔節(jié)點(diǎn)）為研究對(duì)象，確立精細(xì)化的有限元分析模型，并以此研究各個(gè)焊接條件

2、對(duì)于無焊孔節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能的影響，以確定最佳焊接方案。并將精細(xì)化模型的建立方法和優(yōu)良焊接條件應(yīng)用于局部無焊孔節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能研究中。研究工作的主要內(nèi)容和成果如下:
　　(1)進(jìn)行精細(xì)化的有限元分析模型研究。充分地考慮實(shí)際焊接條件、細(xì)化模擬參數(shù)、提高網(wǎng)格質(zhì)量等，利用Abaqus平臺(tái)調(diào)用熱源子程序DFLUX，并結(jié)合“生死單元”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)較為真實(shí)的焊接溫度場模擬，進(jìn)而利用熱—力順次耦合方法計(jì)算出來焊接殘余應(yīng)力及應(yīng)變場。在此基礎(chǔ)上施加低周往復(fù)荷載

3、進(jìn)行擬靜力有限元分析，并將分析結(jié)果與簡化模型下及節(jié)點(diǎn)擬靜力試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，明確本文精細(xì)化模擬方法的精確性和有效性。
　　(2)基于精細(xì)化模型進(jìn)行考慮焊接條件影響的的焊接模擬分析。為了確立關(guān)于焊接條件的研究方案，按照規(guī)范要求設(shè)立6個(gè)層間溫度研究方案，3個(gè)焊接速度研究方案、3個(gè)熱源功率及焊接線能量研究方案，按照避免熱量在短時(shí)間內(nèi)過度集中的原則建立6個(gè)焊接順序研究方案。通過比較研究可知:在保證焊接質(zhì)量的前提下，控制焊接線能量不變，適

4、當(dāng)?shù)慕档秃附铀俣龋⒖刂茖娱g溫度為100℃，按照先焊翼緣后焊腹板，翼緣與腹板首尾順次施焊的的順序來焊接，可以得到較低的焊接殘余應(yīng)力及應(yīng)變。
　　(3)基于優(yōu)化的焊接條件進(jìn)行無焊孔節(jié)點(diǎn)的改良效應(yīng)分析，結(jié)果表明:本文所確立的優(yōu)良焊接條件確實(shí)能夠有效改善節(jié)點(diǎn)的焊接殘余應(yīng)力與變形、節(jié)點(diǎn)斷裂性能指標(biāo)等。
　　(4)針對(duì)局部無焊孔節(jié)點(diǎn)，結(jié)合優(yōu)良的焊接條件對(duì)其進(jìn)行精細(xì)化的有限元焊接模擬與擬靜力分析。局部無焊孔節(jié)點(diǎn)與無焊孔節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能的比較

5、結(jié)果表明:無焊孔節(jié)點(diǎn)從承載能力和耗能能力上均具有優(yōu)勢(shì)，由于沒有焊孔存在，熱影響相對(duì)集中，以至于彈性階段的開裂指數(shù)即偏高，但進(jìn)入塑性狀態(tài)后變化不大;局部無焊孔節(jié)在加載到一定程度的時(shí)候，開始出現(xiàn)強(qiáng)度退化現(xiàn)象，耗能能力相對(duì)較弱，但是其開裂指數(shù)相對(duì)較低，焊孔周圍的開裂指數(shù)低于其它路徑。
　　因此，只要控制好焊接殘余應(yīng)力、應(yīng)變并保證焊接質(zhì)量，無焊孔節(jié)點(diǎn)加載后不易開裂，推薦無焊孔節(jié)點(diǎn)用于工廠加工的懸臂段梁柱節(jié)點(diǎn)。局部無焊孔節(jié)點(diǎn)的焊孔除了影響到