对接接头焊趾应力集中有限元分析

研究焊缝几何参数对应力集中的影响,对于提高焊接结构疲劳强度有重要的意义.本文采用有限元方法,计算了双侧对称加强高和单侧加强高的对接接头焊趾处的应力集中系数,分析了几个主要参数,包括焊趾倾角、焊趾过渡圆弧半径和板厚对于应力集中系数的影响,研究了焊趾处应力集中沿板厚方向的变化情况,在分析大量计算结果的基础上给出了估算两种形式的对接接头应力集中系数的经验公式.结果表明,减小焊趾倾角,增大过渡圆弧半径,可以减缓焊趾处截面形状的变化,改善焊趾处的应力集中;板厚的增加使得应力集中系数增大.并且单侧加强高的对接接头应力集中系数小于双侧对称加强高对接接头的,其减小幅度只与θ有关.     

船舶十字焊接接头在不同位错精度下应力集中系数的有限元计算

研究了船舶十字焊接接头在不同位错精度上的力学性能。建立了船体十字焊接接头有限元应力分析的力学模型，利用增量法，对由２１．５ｍｍ，２５ｍｍＢ级船用钢组成的船体十字焊接接头进行了平面应变的有限元应力弹塑性分析；研究了不同位锚精度下十字焊接接头的应用力集中系数，并分析了不同焊角尺寸对十定焊接接头应力集中程度的影响，这将对制订更为合理的船舶结构十字接头位错精度标准提供了可靠的依据。     

T形焊接接头残余应力与变形的三维数值模拟

焊接残余应力和变形是个长期困扰船舶行业的难题。本文介绍了预测焊接残余应力和变形的基本数值理论,用MSC.Marc有限元分析软件对T形接头的焊接过程进行了实时三维数值模拟,并对焊接温度场、残余应力分布以及角变形计算结果进行了分析说明。     

06NiCrMoCuNb钢焊接T型材的焊接工艺数值模拟

焊接残余应力和焊接变形是个困扰船舶行业的难题,有限元数值模拟软件的成熟与广泛应用为解决这个问题提供了条件和手段。利用大型软件MSC Marc有限元分析软件对T型接头的不同焊接方式进行了实时三维数值模拟,并对焊接残余应力分布以及角变形计算结果进行了分析说明。在此基础上,结合了整个焊接构件的实际情况进行定性分析,并且其分析方法对焊接领域中类似问题的处理也很有借鉴意义。     

焊接接头应力集中系数的有限元计算

前言众所周知,焊接接头的型式及尺寸要素对于焊接结构的强度有十分重要的影响,特别是焊接接头的应力集中情况往往是引起脆断或者疲劳破坏的主要因素。因此,对于重要的受力结构,对其焊接接头类型的选择以及尺寸要素的确定十分严格,要求焊接接头的应力集中系数尽可能降低,以使接头应力分布比较均匀。关于焊接接头应力分布形态,国内在这方面的研究甚少。所引用的资料往往还是国外在五十年代用光弹所得的个别数据,显然这是     

I型金属夹层结构连接构件强度特性研究及灵敏度分析

在国外,激光焊接钢质夹层结构已用于实船,其连接构件的强度特性是尚待解决的关键问题之一.应用有限元分析软件ANSYS,研究2种典型连接构件的面外强度特性及灵敏度.计算中,为降低计算规模,采用MPC壳体连接和子模型分析技术;进行灵敏度分析时,为减少大量方案计算所需的繁琐人工操作,应用Matlab驱动ANSYS,以批处理方式的有限元分析计算各方案的响应值.计算结果显示,在普通焊接接头处存在一定的应力集中.在控制结构重量的条件下,若要降低接头的应力集中系数,对于内嵌方框型连接构件而言,增大连接构件长度和夹层端部面板长度最为有效,增大水平板厚度也有一定的作用;对于外接平板型连接构件而言,最有效的途径是增大连接构件的厚度,并选取合适的连接构件长度.     

舰船上层建筑端部及舷侧大开口应力集中分析和光弹性实验

建立了××型舰艉部分段详细的有限元模型,应用MSC.Nastran软件进行了分析计算,给出了艉部分段整体应力分布状况;分别对比分析了上层建筑端部过渡和舷侧开口的两种设计方案,并计算了上层建筑端部和舷侧开口处的应力集中系数.同时对××舰做了光弹性实验,实验与有限元结果吻合较好,表明了两者结果的有效性.文中还讨论了船舶结构应力集中分析中基准应力的选取问题,所建议的基准应力可以使相应的应力集中系数符合设计人员的思路,便于设计参考.     

基于ANSYS的十字接头焊应力集中系数研究

利用ANSYS有限元软件的参数化设计语言(APDL)编程进行数值模拟计算,研究了十字接头工作应力分布及应力集中系数的影响因素,得出一系列应力集中系数样本。通过对样本进行曲线拟合分析,得出与实际基本一致的应力集中系数变化规律,从而证明ANSYS可以辅助实际工艺的优化。     

加筋板结构连续焊焊接变形规律

基于通用有限元软件Abaqus,采用顺序耦合热弹塑性有限元方法对加筋板结构双边连续焊焊接变形规律进行了研究。为了提高计算效率,采用具有截面积分特性shell单元的shell/solid模型描述加筋板结构,实现了焊接过程数值模拟。针对双边连续焊焊接方式,分别计算比较了T形接头两侧同时焊接和两侧依次焊接情况下的结构残余变形和应力。结果表明:T形接头两侧同时焊接产生较小的焊接变形,并且变形较为对称。     

钢管桩环形焊缝应力集中系数的数值研究

钢管桩广泛应用于海港码头结构中,很多情况下钢管桩需要由多根通过环形对接焊缝连接的管节组装而成。焊接热循环过程在焊缝处残留角变形,该变形将加重焊缝处应力集中程度,大大降低钢管桩的疲劳寿命。本文首先介绍现有板-板对接焊缝角变形应力集中系数计算公式。然后,建立包含角变形钢管桩环形对接焊缝的有限元模型。基于有限元模型,揭示管径参数对应力集中系数的影响规律,探讨板-板公式在钢管桩环形对接焊缝角变形应力集中系数计算上的适用性。本文的研究结果可为工程设计提供参考。     

A design method of tensile triangles and low transformation temperature weld metal for reduction of stress concentration and residual stress of welded joints

Stress concentration and residual stress have a significant influence on fatigue life of welded joints. In order to reduce the stress concentration of welded joints, a mathematical design method of tensile triangles (MTT) based on bionics was applied to weld shape design. Accordingly, the stress concentration of various weld beads in the corner boxing welded joint and the fillet welded T-joint was dissected using our in-house FEM software JWRIAN. It was found that there existed a large stress concentration in the conventional welded joints, whereas those welded joints with elongated weld bead were accompanied by a lower stress concentration, especially for elongated weld bead with MTT design. Furthermore, among the weld shapes of the corner boxing fillet welded joint, the rectangle shape of weld bead had the minimum stress concentration factor (1.05). For the fillet welded T-joint with MTT design, the stress concentration of weld toe decreased dramatically with the increase of the index of designed shape, but there was a minor difference of stress concentration at weld root between the weld beads with MTT design. In addition, application of low transformation temperature (LTT) weld metal utilizing martensitic transformation to the fillet welded T-joints can produce compressive residual stress at weld toe.     

一种新的海洋平台管节点应力评估方法

海洋工程焊接管节点受应力集中及复杂随机载荷的联合作用,容易发生疲劳破坏。为了提高焊接管节点结构疲劳寿命预测的准确性,文章以管壁厚方向上的一点作为疲劳评估点,提出了一种新的管节点结构应力计算方法。通过与国际上公开发表的疲劳试验数据进行比较,证明了文中方法应用于管节点结构的可行性及考虑壁厚方向应力梯度的有效性。基于数值计算,文中还提出了可用于T型管节点应力集中系数计算的参数公式,并对参数公式的精度进行了验证。     

基于切口应力强度理论的135°拐角处应力场分析

在焊接接头处,几何的不连续造成了局部的应力集中,形成了应力奇异效应,有必要做进一步的研究。文章基于切口应力强度理论,引入了奇异强度as的概念,提出了评估切口应力的简便算法,并通过一系列十字形模型进行了验证。最后,将修改表达式的预估结果同N-SIF公式作了对比分析,结果表明该修正公式可以简单、准确地预估焊接接头处的应力。     

海洋平台TT型圆管节点极限强度分析

利用MSC/Marc分析了轴向力作用下的TT型圆管节点的极限强度.运用MSC/Patran建立相应的有限元模型,采用NR法分析,根据Mises屈服准则,利用MSC/Marc中的非线性分析模块计算出管节点在轴力作用下的塑性极限载荷,并讨论各参数对管节点的影响,为管节点的可靠性分析打下基础.     

基于切口应力强度理论的横向角接焊接接头的疲劳强度评估

在焊接接头处,由于几何的不连续造成了局部的应力集中,对其疲劳强度评估的研究是十分必要的。文章提出采用奇异强度（as）来计算接头处的几何应力,并基于N-SIF方法分析了不同几何尺寸下十字接头的疲劳强度。结果表明该修正公式可以十分简便地评估出焊接接头处的疲劳强度。     

Stress magnification effect of initial deformation on the notch stress field and fatigue strength of thin plate welded joints

Compared with thick plate welded joint, the welding joint of thin plate will produce initial deformation due to its low bending rigidity. The existence of initial deformation will cause the welded structure to produce secondary bending effect, which will produce greater stress magnification effect at the weld toe and seriously affect the fatigue strength of thin plate welded joints. Therefore, based on the correction formula of thick plate, considering the influence of initial deformation and geometric nonlinearity of thin plate, this paper deduces the stress magnification factor formula at the weld toe of T-shaped and cruciform specimens. The accuracy of the revised formula is further verified by comparing the notch stress calculated by the modified formula with the FE results. Finally, the modified formula is applied to the notch stress and fatigue evaluation of typical thin plate welded joints respectively. The results show that the proposed notch stress calculation formula can fully consider the stress amplification effect of thin plate structure, and can be used to quickly evaluate the notch stress field and fatigue strength of thin plate welded joints.     

等效热点应力法结合临界面法评估焊接接头多轴疲劳强度研究

基于焊缝本身引起的非线性分布应力自平衡的性质,在板厚方向应力峰值零点位置定义等效热点应力,结合基于临界面法的MWCM法建立评估复杂焊接接头多轴疲劳强度的方法。采用数值计算分析零点位置的变化规律,建立零点位置拟合方程。利用公开发表的试验数据以及现有的热点应力法有限元计算结果对等效热点应力法进行精度验证。结果表明,等效热点应力法和现有的热点应力法具有很好的一致性,能在一定程度上考虑厚度效应对疲劳强度的影响,可以评估多轴疲劳强度。     

超声冲击改善焊接接头残余应力的研究

超声冲击处理是一种改善焊接接头残余应力的新方法.本文对该方法所用的超声冲击处理装置进行了研究,研制成功具有频率自动跟踪和输出功率自动调节功能的超声冲击处理装置.利用该设备,进行了Q235,HG70钢超声冲击处理效果的验证性试验.初步试验结果表明：超声冲击处理装置的设计满足实际工作需要,该方法能够有效地改善焊接接头的残余应力.