梁柱栓焊連接發(fā)生斷裂的影響因素.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)比起其他的結(jié)構(gòu)形式具有重量輕、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域和高層建筑中。2011年日本大地震表明了鋼結(jié)構(gòu)建筑抗震性能優(yōu)于其他體系，然而美國Northridge地震和日本Kobe地震中栓焊梁柱節(jié)點(diǎn)發(fā)生了大量的脆性斷裂現(xiàn)象。焊接鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂往往發(fā)生在焊接缺陷和應(yīng)力集中共同作用的區(qū)域，尤其是梁柱栓焊節(jié)點(diǎn)處。由于梁翼緣的平坡口焊縫墊板結(jié)構(gòu)存在，梁翼緣焊縫根部融合不良而形成“人工裂紋”。根據(jù)國內(nèi)外學(xué)者對連接的斷裂理論的

2、研究可知，加載速率和初始裂紋長度對梁柱栓焊節(jié)點(diǎn)斷裂韌度有很大的影響。本文用ABAQUS軟件建立梁柱栓焊三維有限元模型，計(jì)算梁翼緣焊縫根部“人工裂紋”尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子以及J積分來研究梁柱栓焊節(jié)點(diǎn)梁翼緣焊縫根部“人工裂紋”處的斷裂性能。
　　 1.計(jì)算梁翼緣焊縫根部“人工裂紋”處的應(yīng)力強(qiáng)度因子值，研究應(yīng)力強(qiáng)度因子在梁翼緣截面寬度方向上的分布規(guī)律，結(jié)果表明了應(yīng)力強(qiáng)度因子沿著梁翼緣寬度成曲線變化，并在中間位置達(dá)到最大值。說明了梁柱栓焊

3、節(jié)點(diǎn)梁翼緣焊縫根部發(fā)生的脆性斷裂并不是均勻發(fā)生的，首先發(fā)生在梁翼緣寬度方向的中間位置處。
　　 2.計(jì)算梁截面上、下翼緣處的應(yīng)力強(qiáng)度因子值，從數(shù)值模擬的角度出發(fā)，比較上、下翼緣發(fā)生脆性斷裂的可能性，在相同初始裂紋長度時(shí)梁底翼緣焊縫根部的應(yīng)力強(qiáng)度因子值明顯大于梁頂翼緣焊縫根部的應(yīng)力強(qiáng)度因子，說明下翼緣比上翼緣更容易發(fā)生脆性斷裂。
　　 3.研究梁翼緣焊縫根部“人工裂紋”處的應(yīng)力強(qiáng)度因子隨初始裂紋長度a的變化規(guī)律，得出K1值

4、隨著初始裂紋長度a增長成近似線性增加。
　　 4.當(dāng)采用不同的加載速率(0.1mm/s、50mm/s、150mm/s)時(shí)，比較不同加載速率對梁柱栓焊節(jié)點(diǎn)焊縫根部發(fā)生斷裂的影響，結(jié)果證明了加載速率越大，材料向脆性發(fā)展，更容易發(fā)生斷裂破壞。
　　 5.計(jì)算梁翼緣焊縫根部處沿梁翼緣寬度方向上的應(yīng)力分布，結(jié)果表明了梁翼緣焊縫根部沿梁翼緣長度方向的σy值最大，而σx、σz值最小，加載速率越大時(shí)，梁翼緣焊縫根部“人工裂紋”尖端的應(yīng)力