不同厚度钢板对接焊缝连接性能研究

论文摘要

焊接是现代钢结构连接的最主要的方法之一,焊接钢结构因其具有抗拉、抗压和抗剪强度高、自重较轻等优点,被广泛应用于建筑、桥梁、海洋工程、机械等众多领域,对国民经济的发展起着极其重要的作用。对接焊缝是焊接连接的一种焊缝形式,在不同厚度钢板的对接焊缝连接时由于结构的外形尺寸发生改变造成形状的不连续,在荷载的作用下很容易产生应力集中现象。关于不同厚度钢板的对接焊缝连接的构造,各国钢结构设计规范中都有明确的规定并且存在着一定的差别。本文主要参照我国的钢结构设计规范GB50017—2003与德国钢结构设计规范DIN 18800-1：2008,对二者关于不同厚度钢板对接焊缝的连接构造进行对比分析。通过对比发现两种规范关于不同厚度钢板对接焊缝的连接的不同之处,主要是对截面的过渡斜角坡度与对焊脚高度差的要求的不同。本文的研究主要针对两种规范的不同之处,采用有限元数值模拟方法建立模型,分别对不同厚度钢板的对接焊缝连接时的斜角坡度对焊缝处的应力集中的影响,以及焊脚高度差对焊缝处的应力集中的影响进行计算分析与研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Contents
• 第一章 绪论
• 1.1 焊接技术的发展及其现状
• 1.1.1 主要的焊接方法
• 1.1.2 焊接连接的形式及焊缝类型
• 1.2 对接焊缝的计算
• 1.3 国内外钢结构规范关于不同厚度钢板对接焊缝连接构造区别
• 1.4 本文主要研究内容及研究意义
• 1.4.1 本文研究的价值
• 1.4.2 本文研究的内容
• 1.4.3 本文研究的方法
• 1.5 本章小结
• 第二章 对接节点的应力集中以及应力集中现象对疲劳强度的影响
• 2.1 应力集中的几个基本概念
• 2.1.1 对接节点的应力类型
• 2.1.2 热点应力
• 2.1.3 应力集中系数的概念
• 2.2 应力集中对疲劳强度的影响
• 2.2.1 接头类型的影响
• 2.2.2 焊缝形状的影响
• 2.2.3 焊接缺陷的影响
• 2.2.4 焊接残余应力对疲劳强度的影响
• 2.3 本章小结
• 第三章 焊接有限元理论
• 3.1 有限单元法及ANSYS简介
• 3.2 线弹性有限元理论
• 3.3 弹塑性有限元原理
• 3.4 理论应力集中系数SFC的有限元求法流程
• 3.5 本章小结
• 第四章 对不同厚度钢板对接焊缝连接应力集中的有限元分析
• 4.1 有限元模型的建立
• 4.1.1 材料的定义以及本构模型
• 4.1.2 模型网格的划分
• 4.1.3 加载模型
• 4.2 对接焊缝区域的应力集中位置分析
• 4.3 对不同过渡的斜角应力集中现象的有限元分析
• 4.3.1 对不同过渡倾斜角分析的有限元模型及分析方法
• 4.3.2 对一侧焊缝的不同过渡倾斜角的有限元计算结果
• 4.3.3 对中心焊缝的不同过渡倾斜角的有限元计算结果
• 4.3.4 计算结果分析
• 4.4 对不同焊脚高度差的应力集中现象的有限元分析
• 4.4.1 对不同焊脚高度差分析的有限元模型
• 4.4.2 对不同焊脚高度差分析的有限元计算结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢