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建筑工程鋼結(jié)構(gòu)焊接過程模擬與焊接變形、焊接Ansys應力有限元分析(詳細圖解分析)
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關鍵詞:
全融透T形接頭焊接
厚板對接焊接
鋼結(jié)構(gòu)焊接變形
箱型截面構(gòu)件焊接
K型節(jié)點焊接變形
Ansys有限元焊接
內(nèi)容簡介
【鋼結(jié)構(gòu)焊接變形原因】: 焊接時,加熱和冷卻循環(huán)總會導致一定程度的變形?! ? 在鋼結(jié)構(gòu)焊接中,焊接工藝會使構(gòu)件溫度場產(chǎn)生不均勻變化,從而在構(gòu)件中產(chǎn)生復雜的殘余應力分布。殘余應力是一種自相平衡的力系,當構(gòu)件承受荷載時,如受拉、受壓等,荷載引起的應力將與截面殘余應力相疊加,從而使構(gòu)件某些部位提前達到屈服強度,并發(fā)生塑性變形,故會嚴重降低構(gòu)件的剛度和穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)疲勞強度。 對構(gòu)件進行焊接,在焊件上產(chǎn)生局部高溫的不均勻溫度場,高溫區(qū)的鋼材會發(fā)生較大程度的膨脹伸長,但受到相鄰鋼材的約束,從而在焊件內(nèi)引起較高的溫度應力,并在焊接過程中,隨時間和溫度而不斷變化,稱其為焊接應力。焊接應力較高的部位,甚至將達到鋼材的屈服強度而發(fā)生塑性變形,因而鋼材冷卻后將有殘存于焊件內(nèi)的應力,稱為焊接殘余應力。并且在冷卻過程中,鋼材由于不能自由收縮,而受到拉伸,于是焊件中出現(xiàn)了一個與焊件加熱方向大致相反的內(nèi)應力場?! ? 【Ansys有限元焊接分析】: ANSYS有2種方式來考慮熱分析與力學分析之間的耦合,即直接耦合和間接耦合?! ? 間接耦合法的處理思路為先進行溫度場的模擬,然后將求出的結(jié)點溫度作為體載荷施加在結(jié)構(gòu)中,計算焊接殘余應力與變形。即: (1)使用熱分析的手段進行熱分析,根據(jù)需要可采用瞬態(tài)分析與穩(wěn)態(tài)分析模型,此處為瞬態(tài)分析?! ?2)重新進入前處理中,將熱分析單元轉(zhuǎn)換為相應的結(jié)構(gòu)分析單元,設置結(jié)構(gòu)分析中材料屬性,如彈性模量、泊松比、熱膨脹系數(shù)等。 (3)讀入熱分析的結(jié)點溫度作為結(jié)構(gòu)分析的荷載,設置參考溫度,結(jié)構(gòu)分析求解殘余應力。 而直接耦合法為采用Ansys提供的可以進行復合域(熱-力學分析)分析的單元類型,同時進行熱分析與力學分析,從而獲得焊接后的變形與殘余應力。 【計算參數(shù)】: 鋼材應力應變關系采用雙線性隨動強化非線性關系 1)折點位置為屈服應力,常溫下取為345×E6 N/m2; 2)曲線斜率為彈性模量E,常溫下取為2.06×E11 N/m2; 3)達到屈服點后的彈性模量取值較小以模擬鋼材的塑性屈服?! ? 鋼材彈性模量采用隨溫度變化的非線性關系 未考慮以下參數(shù)隨溫度的變化,而將其取為常數(shù): 熱膨脹系數(shù)取為1.4×10-5 m/m×K 熱容量取為520 J/(kg·K)) 熱傳導系數(shù)取為49.8 W/(m·k)) 泊松比為0.3 密度為7850N/m3 為方便起見,焊藥的熱力學性質(zhì)和力學性能取與鋼材相同。 【圖表分析包含內(nèi)容】: 厚板對接焊的變形與殘余應力分析 全熔透T形接頭焊的變形與殘余應力分析 箱型截面構(gòu)件的焊接變形與殘余應力分析 K型節(jié)點的焊接變形與殘余應力分析 【焊接過程示意圖包括】: 厚板對接焊縫焊接過程模擬示意圖 全融透T形接頭焊接過程模擬示意圖 共36頁
此稿件因豐富圖表,詳細圖解分析。獲得1信譽分
全融透T形接頭焊接模擬示意圖
厚板對接焊接變形圖
全融透T形接頭焊接變形圖
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