Q690高強(qiáng)鋼管截面殘余應(yīng)力分布研究.pdf

1、高強(qiáng)鋼具有強(qiáng)度高的特點(diǎn),在相同設(shè)計(jì)荷載下可以減小構(gòu)件斷面,從而節(jié)省材料,有較高的經(jīng)濟(jì)效益,在橋梁、電力塔架和大跨空間結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用,而殘余應(yīng)力對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受壓穩(wěn)定性、疲勞斷裂、脆性破壞和應(yīng)力腐蝕開裂等都有影響。軸心受壓鋼管的穩(wěn)定承載力與構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)φ有關(guān),構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)和構(gòu)件的材料、力學(xué)、幾何缺陷有關(guān),并受到構(gòu)件兩端約束情況的影響。其中,構(gòu)件端部約束情況可以通過計(jì)算長度系數(shù)來考慮,幾何缺陷(初彎曲和初偏心)按照《鋼結(jié)

2、構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50205-2001)取值,這兩個(gè)影響因素對(duì)于高強(qiáng)鋼和普通鋼并無差異,但力學(xué)缺陷—?dú)堄鄳?yīng)力的影響卻差別較大。因此,需對(duì)高強(qiáng)鋼管截面殘余應(yīng)力分布進(jìn)行研究,可以為鋼管柱整體穩(wěn)定系數(shù)φ的確定奠定基礎(chǔ)。
　　本文首先對(duì)Q690焊接高強(qiáng)鋼管截面的縱向殘余應(yīng)力進(jìn)行了實(shí)測(cè),系統(tǒng)地說明了采用盲孔法和鋸割法測(cè)試殘余應(yīng)力的步驟,并將最終的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析;接下來以實(shí)測(cè)結(jié)果為依據(jù),采用有限元軟件ANSYS對(duì)焊接殘余應(yīng)

3、力進(jìn)行數(shù)值模擬,通過熱—結(jié)構(gòu)耦合功能將溫度場(chǎng)分析與應(yīng)力場(chǎng)分析聯(lián)系起來,分析了3組共計(jì)12個(gè)有限元模型;最后,對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié)。
　　本文主要研究成果如下:
　　(1)對(duì)截面規(guī)格為φ250×8的圓管分別采用盲孔法和鋸割法進(jìn)行測(cè)試,通過對(duì)比兩種方法測(cè)得的試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),采用鋸割法進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)試時(shí),一定要保證手持式應(yīng)變儀的測(cè)量精度,不要大于0.001mm;
　　(2)對(duì)相同截面規(guī)格的未鍍鋅鋼管和鍍鋅鋼

4、管分別進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)試,得出鋼管鍍鋅對(duì)殘余應(yīng)力分布的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),鋼管鍍鋅可有效降低焊接殘余應(yīng)力值;
　　(3)考察了鋼管端部焊接底板和加勁肋以后對(duì)鋼管截面縱向殘余應(yīng)力影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)影響很小,在實(shí)際工程中可不用考慮;
　　(4)根據(jù)加工廠提供的試件加工及焊接參數(shù),運(yùn)用ANSYS建立有限元模型,通過對(duì)溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的模擬,得出了Q690鋼管截面縱向殘余應(yīng)力分布的數(shù)值模擬結(jié)果,通過與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,證明了模型的準(zhǔn)確性;然后以鋼管