鋼板對接焊的現(xiàn)場監(jiān)測與數(shù)值模擬.pdf

1、焊接是鋼結(jié)構(gòu)主要的連接方式之一。由于高度集中的熱源輸入，導(dǎo)致焊接部位不均勻受熱與冷卻，在焊件冷卻后，會在焊縫區(qū)域及其附近位置產(chǎn)生殘余應(yīng)力和殘余變形，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強度、韌性以及開裂性能也會因此降低，從而影響整個結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，產(chǎn)生不良的后果。對焊接過程和冷卻后焊件的溫度場和應(yīng)力場進(jìn)行分析，可以為焊接施工提供有效的幫助。傳統(tǒng)檢測焊接的方法，不是對結(jié)構(gòu)損傷大，就是成本較高，不利于工程應(yīng)用。有限元模擬能夠克服傳統(tǒng)方法的不足并具有一定準(zhǔn)確性。

2、>　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在現(xiàn)場鋼板剪力墻的焊縫中心線位置附近布置振弦式鋼板計，對鋼板的CO2氣體保護焊進(jìn)行實時監(jiān)測，利用數(shù)據(jù)采集裝置和計算機采集不同冷卻時刻的殘余應(yīng)力值，研究了焊接施工過程鋼板的殘余應(yīng)力分布情況。結(jié)果表明：在焊縫區(qū)域中部的縱、橫向產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力，在焊縫兩端的縱、橫向產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。⑵使用有限元軟件 ANSYS建立了鋼板 CO2氣體保護焊的焊接模型，本文使用溫度場和內(nèi)力場雙向耦合的直接耦合法進(jìn)行建模，模擬了焊接過程

3、及其冷卻過程。特別地，通過試算確定了合理的模型尺寸。⑶通過ANSYS的后處理器分析了溫度場和應(yīng)力場的分布情況，并與現(xiàn)場實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。通過比較現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬數(shù)據(jù)的契合度，驗證了數(shù)值模擬的適用性，表明有限元模擬可以較好地再現(xiàn)鋼板的殘余應(yīng)力分布。⑷分別對焊前預(yù)熱、焊接速度、電弧有效加熱半徑、電弧電壓和焊接電流這幾項對焊接影響較大的因素進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了這些因素對焊接施工的影響程度。結(jié)果表明：焊前預(yù)熱有利于降低焊接區(qū)域的溫