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多向角焊缝节点受力性能和设计方法研究

作　者: 孙红
导　师: 郭成喜
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 结构工程
关键词: 角焊缝多向节点韧性有限元承载力
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 59次
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内容摘要

方向不同的角焊缝段的强度和韧性也有所不同，这些差异对多向角焊缝节点的受力性能有很大影响，在设计中必须予以考虑。由于焊缝段韧性的差异，多向角焊缝节点可能在节点中所有角焊缝段达到各自极限状态之前就已经破坏；这已经引起国际上许多学者的关注。本文采用通用有限元分析软件ANSYS12.0对多向角焊缝节点进行分析以研究节点的受力性能，主要对TL节点进行分析；TL节点是指由正面角焊缝段与侧面角焊缝段组成的双面搭接角焊缝焊接节点。分析表明：多向节点承载力低于节点中所有焊缝段承载力之和，考虑焊缝段韧性差异的影响后多向节点承载力依然偏低，这说明还有其他因素影响多向节点受力性能。进一步分析发现，多向角焊缝节点中焊缝段在搭接板转角处通常连续施焊，使多向角焊缝节点中角焊缝段的受力状态不同于相应单向角焊缝节点中角焊缝，焊缝段之间的相互作用降低了多向角焊缝节点承载力。本文在实验结果的基础上，分析韧性差异和节点中角焊缝段间相互作用等因素对多向角焊缝节点受力性能的影响，导出了多向角焊缝节点承载力计算方法；并根据多向角焊缝节点受力特性，在设计中可通过合理设置TL节点中侧面角焊缝段长度与正面角焊缝段长度之比以实现TL节点的优化设计。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-12
  1.1 概述  9-11
  1.2 研究内容  11-12
2 角焊缝焊接节点的研究现状  12-23
  2.1 单向角焊缝节点的研究现状  12-19
    2.1.1 国内研究现状  12-13
    2.1.2 国外研究现状  13-19
  2.2 多向角焊缝节点承载力计算  19-21
    2.2.1 我国对于多向角焊缝节点设计方法  19
    2.2.2 国外关于多向角焊缝节点承载力计算方法  19-21
  2.3 总结与分析  21-23
3 焊接节点的有限元模型  23-45
  3.1 有限元理论简介  23
  3.2 Ansys 软件介绍  23-34
    3.2.1 软件概述  23-24
    3.2.2 单元类型  24-25
    3.2.3 单元介绍  25-27
    3.2.4 材料本构关系  27-28
    3.2.5 屈服条件  28
    3.2.6 强化准则  28-30
    3.2.7 网格划分  30-31
    3.2.8 耦合  31
    3.2.9 非线性分析及求解方法  31-33
    3.2.10 求解器选择  33
    3.2.11 收敛准则  33-34
  3.3 多向角焊缝节点有限元模型  34-44
    3.3.1 单向角焊缝节点和多向角焊缝节点有限元模型基础  34-39
    3.3.2 材料属性  39-41
    3.3.3 网格划分  41
    3.3.4 边界条件及荷载施加  41
    3.3.5 有限元计算结果验证  41-44
  3.4 本章小结  44-45
4 单向角焊缝节点受力性能分析  45-59
  4.1 概述  45
  4.2 单向角焊缝节点受力性能分析  45-58
    4.2.1 侧面角焊缝长度对焊缝强度的影响  45-51
    4.2.2 焊脚尺寸对角焊缝强度的影响  51-54
    4.2.3 节点板屈服对角焊缝强度和韧性的影响  54-58
  4.3 本章小结  58-59
5 多向角焊缝节点受力性能分析  59-91
  5.1 概述  59
  5.2 多向角焊缝节点强度计算方法Ⅰ：强度相加法  59-64
  5.3 多向角焊缝节点强度计算方法Ⅱ：位移法  64-67
    5.3.1 角焊缝反应曲线  64-65
    5.3.2 用位移法计算多向角焊缝节点承载力  65-67
  5.4 多向角焊缝节点中焊缝段之间的相互作用  67-82
    5.4.1 侧面角焊缝段对正面角焊缝段承载力的影响  67-71
    5.4.2 绕角焊对侧面角焊缝段承载力的影响  71-74
    5.4.3 侧面角焊缝段承载力折减系数(由韧性不兼容影响引起)  74-78
    5.4.4 TL节点中侧面角焊缝段的综合折减系数  78
    5.4.5 正面角焊缝强度取值  78-82
  5.5 TL 节点承载力实用计算方法  82-85
  5.6 TF 节点承载力计算方法  85-88
  5.7 TL 节点优化设计讨论  88-90
  5.8 本章小结  90-91
6 结论及展望  91-93
  6.1 结论  91-92
  6.2 未来研究工作  92-93
致谢  93-94
参考文献  94-97
攻读硕士学位期间发表的学术论文  97-98
附录A NG 试验结果  98-100

多向角焊缝节点受力性能和设计方法研究

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