基于结构应力法的焊接构架应力状态研究

采用结构应力法研究焊接构架焊接接头的应力状态.首先,结合结构应力法和BS EN15085-3:2007标准,提出焊接接头应力因数的计算方法,并归纳总结出确定焊接构架焊接接头应力状态等级的技术路线;其次,建立了包括焊缝在内的某焊接构架有限元模型,依据疲劳试验大纲中提供的疲劳载荷谱,分析了构架焊缝的结构应力分布特点,并利用结构应力法的98%可靠度-2σ的S-N曲线,对焊缝进行疲劳寿命预测,构架评估焊缝的总损伤均小于1,满足疲劳寿命设计要求;接着,基于构架评估焊缝的等效结构应力计算焊缝的应力因数,应力因数的最大值为0.79;最后,由应力因数的值,确定构架支撑座附近焊缝的应力状态等级为中.     

钢构件对接焊焊缝横向残余应力分布研究

采用ANSYS通用有限元分析软件对俐板对接焊进行模拟分析，通过对不同厚度钢板的对接焊缝横向残余应力分布的研究，得出了横向焊接残余应力分布与板厚关系的一些简便的数学公式，以便设计人员在进行焊缝设计时进行残余应力的估算。     

利用无界元分析空间有岔隧洞的应力问题

利用无界元分析有岔隧洞的应力问题，与有限元相比显示出很大的优越性，即数据准备工作量减少，而计算结果更精确。分析了空间有岔隧洞截取长度及主岔洞夹角发生改变时，其应力分布变化情况。     

利用无界元分析空间有岔隧洞的应力问题

利用无界元分析有岔隧洞的应力问题,与有限元相比显示出很大的优越性,即数据准备工作量减少,而计算结果更精确.分析了空间有岔隧洞当岔洞截取长度及主岔洞夹角发生改变时,其应力分布变化情况.     

钢构件对接焊焊缝横向残余应力分布研究

采用ANSYS通用有限元分析软件对钢板对接焊进行模拟分析,通过对不同厚度钢板的对接焊缝横向残余应力分布的研究,得出了横向焊接残余应力分布与板厚关系的一些简便的数学公式,以便设计人员在进行焊缝设计时进行残余应力的估算.     

夹心钢板系统加固正交异性钢桥面板的性能分析

正交异性钢桥面板广泛应用在现代钢桥中,但在车辆荷载作用下,由于较高的应力集中易引起关键焊接部位的疲劳裂纹,采用夹心钢板系统（SPS）对正交异性钢桥面板进行加固。通过ANSYS软件建立了正交异性钢桥面板及其SPS加固层的三维有限元模型,在不同的荷载工况下,分析了按我国现行规范规定的车辆荷载的两个后轴共同作用下桥面板的应力分布特征,并与加固前的应力状态进行了对比。结果表明：骑U肋加载在桥面板时U肋焊接处产生的横桥向应力最大;采用SPS对正交异性钢桥面板进行加固的效果良好,与加固前相比,可较大幅度地降低钢桥面板的应力,更有助于抵抗钢桥面板疲劳裂纹的产生。     

焊接残余应力对钢框架侧板加强型节点应力分布的影响分析

以钢框架侧板加强型梁柱连接节点为研究对象,以ANSYS非线性有限元为手段,采用"生死单元"方法模拟梁柱翼缘连接处的施焊过程,分别就是否考虑焊接残余应力的两种情况,对侧板加强型节点的应力云图以及沿3条指定路径的应力分布进行了比较。可以看出,焊接残余应力的存在使得节点的应力分布更为复杂,且对梁柱翼缘连接处附近应力分布的影响较为明显。     

引水压力钢管表面凹坑缺陷应力扩大系数及其估算方法

表面凹坑缺陷是水电站引水压力钢管中的一类常见缺陷。本文用三维有限元方法计算了引水压力钢管表面凹坑缺陷的应力扩大系数，研究了应力扩大系数随管壁厚度、凹坑深度及凹坑直径的变化规律和凹坑与凹坑间的交互作用；提出了凹坑应力扩大系数的估算方法，为压力钢管的使用、验收提供了数值依据。     

装配式圆钢管约束混凝土柱的轴压性能

为了研究钢套管及套筒连接装配式圆钢管约束混凝土柱轴压性能，基于试验研究结果，对钢套管及套筒连接装配式圆钢管约束混凝土柱轴压性能进行了有限元分析. 首先通过有限元建立了现浇式和装配式圆钢管约束混凝土柱模型；然后从承载力-平均纵向应变关系曲线、钢管应力、钢筋应力和混凝土应力方面对比了现浇式与装配式柱的轴压性能；其次分析了装配式柱变形形态及受力机理；最后提出了装配式柱轴压承载力计算方法. 研究结果表明:与现浇式柱相比，装配式柱也具有良好的轴压性能和延性性能，钢管及钢套管对核心混凝土的约束作用更强，轴压承载力提高幅度为1.94%～6.17%；增加钢管厚度对提高装配式圆钢管约束混凝土柱轴压承载力最有效，提高幅度达59.15%，增加箍筋间距对其轴压承载力影响较小，减小幅度为2.91%；钢管纵向应力在靠近钢套管与钢管连接处较大，钢管环向应力在钢管通缝上、下附近区域较大，在钢套管装配处也较大；所提装配式柱轴压承载力公式计算值（N_uc）与有限元值（N_uf）、试验值（N_ut）的比值均值分别为0.964、1.014，方差分别为0.003 5、0.002 9.      

模拟轮载作用下钢桥面板RD节点疲劳寿命计算方法对比分析

为深入研究RD(rib-deck)节点的疲劳性能，通过模拟车轮荷载对RD节点实施中心加载，得到了相应热点应力幅下的节点疲劳寿命。采用ABAQUS建立了钢桥面板RD节点的三维实体有限元模型，在有效数值模型的基础上，分别采用热点应力法和临界距离理论对RD节点的疲劳寿命进行了对比分析。研究结果表明：同一精度网格下采用两点外推法和三点外推法得到的热点应力结果比较接近，而采用临界距离理论的点法得到的特征应力则小于线法得到的特征应力；采用国际焊接协会（IIW）推荐的FAT 90曲线得到的评估结果过于保守，而FAT 125曲线的预测结果相对接近试验值。临界距离理论相比热点应力法能得到更准确的预测结果，其中点法和线法得到的预测值与试验值分别相差17%、32%；总体而言，热点应力法和临界距离理论均能得到相对保守的疲劳寿命预测结果，两种方法用于钢桥面板典型焊接节点的疲劳性能评估是可行且偏于安全的，但点法的预测精度更高，且实际应用中也较为便捷。     

船舶结构强度直接计算分析中应力的选取

：在对船舶结构进行有限元直接计算分析和评估中，一般采用舱段板梁模型，不可避免地要面临应力的选取问题．对于弯曲板单元，有限元计算输出的应力包括上下表面的应力，是否选取上下表面的应力作为强度评估的依据，这与有限元网格和边界条件有关．在船舶结构有限元分析评估中一般采用中面应力作为工作应力，它是上下表面应力的平均，文中对在船舶结构有限元分析评估中采用中面应力作为工作应力的原理、方法做了分析与探讨．     

X射线衍射法测试高速列车车体铝合金残余应力

为了准确、无损、快速地检测高速列车铝合金的表面残余应力,采用等强杆拉伸试验方法,用X射线衍射法对测试结果进行标定,并用X射线衍射法、盲孔法以及有限元法对测得的车体铝合金焊接接头残余应力进行了对比.结果表明:等强杆拉伸试验标定过程中,在10～70 MPa范围内,随着拉伸载荷的增加,X射线法测得的应力与载荷应力具有一致性,可采用X射线衍射法对车体关键部位应力状态进行测试分析,X射线衍射法残余应力的数值略大于理论计算值和电测法计算值;车顶铝合金焊接接头最大残余应力可达146.3 MPa;X射线衍射法与等强杆标定方法、盲孔法、有限元计算模拟方法的残余应力结果保持了较好的一致性.     

正交异性钢桥面板焊接接头疲劳评估方法

传统正交异性钢桥面板疲劳性能评价方法评估精度不足,为准确评估其焊接接头的疲劳性能,基于线性累积损伤理论,探讨了结构应力法、切口应力法用于正交异性钢桥面板焊缝疲劳性能评估的可行性和准确性.以典型正交异性钢桥面板为研究对象,采用足尺模型试验和仿真分析,并结合已有试验数据对上述评估方法进行验证.研究结果表明:与结构应力法相比,采用切口应力法或传统名义应力法评价正交异性钢桥面板的疲劳性能时,评价结果的离散性大;采用结构应力法(离散度为3倍标准差的主S-N曲线时)更准确,适用于正交异性钢桥面板焊接接头疲劳性能评估.      

特殊状况下连续梁桥钢挂篮的受力性能分析

为降低连续梁桥分段施工中特殊状况对钢挂篮的受力影响,依托徒骇河桥工程,采用有限元软件MIDAS分析钢挂篮在不平衡浇筑、钢吊带突发断裂等状况下的受力情况,判断不同状况下钢挂篮的安全性,并将有限元分析结果与实测应力监控结果对比,验证有限元分析结果的可靠性。结果表明：不平衡浇筑状况下钢挂篮各构件的应力及变形均在允许范围内;钢挂篮前后钢吊带断裂状况下,钢挂篮各构件应力保持在许用应力范围内;风撑部位钢吊带断裂状况下钢挂篮整体发生破坏;有限元分析结果与实测结果的平均偏差为10.3%,钢挂篮整体性能较好,施工中各构件应力及变形均满足设计及规范要求。     

大跨度V型双拱塔斜拉桥索塔钢-混结合段有限元分析

主塔钢-混结合段是索塔受力的关键部位,是结构设计中重点关注的细部结构,因此有必要进行局部应力分析。首先根据圣维南原理,采用大型空间有限元分析软件midas fea建立了主塔钢-混结合段的有限元模型,然后分4种静力荷载工况对钢-混结合处的应力水平及应力分布情况进行了较为详细的分析。结果表明:主塔钢-混结合段各构件应力水平不高,钢结构处于弹性工作状态,未出现屈服,混凝土主拉与主压应力水平较低,结构设计合理,能够满足设计与使用要求。     

拉压斜腹杆钢管桁架焊接节点试验研究

结合实际工程中钢管焊接节点的受力特点,采用有限元软件MSC.Marc建立1∶1实体有限元模型,进行静力荷载试验,研究焊接节点的受力性能及变化情况。对试件焊接节点在荷载作用下的应力分布进行有限元分析,将有限元计算的理论结果与试验结果进行比较,验证设计的正确性。试验结果表明:节点强度大于杆件,满足整体结构受力要求,有限元分析能较好地模拟试验现象,但节点区域受力较复杂,应力集中比较明显。     

磁测法测试钢结构桥梁的焊接残余应力

磁测法是基于铁磁材料压磁效应的应力测量的一种新方法,对这种方法的原理进行了介绍,并通过在3个观音岩长江大桥足尺比例构件试验研究中,对焊接完成后的焊缝应力和超声波冲击后的焊缝应力采用磁测法进行了测试。测试结果表明,在熔透焊缝中,平行和垂直焊缝方向都存在着相当大的焊接残余应力,很多测点应力已经接近钢材的屈服强度;局部构造设计对于防止焊接应力集中有着重要的意义;超声波冲击对消除焊缝残余应力效果明显,磁测法能方便有效地测试出桥梁钢构件的焊接应力,为人们了解桥梁复杂节点的焊缝应力的分布状况,掌握消除焊缝残余应力工艺处理后的效果情况,提供了切实可行的测试手段,是一种测试灵敏度高、测试系统简单、操作灵活的很具发展前景的焊缝应力测试方法。     

压弯复杂应力下焊趾局部应力一应变研究

通过对模拟结合壳典型部位的焊接试件进行加载试验,分析了压应力对局部应力应变特征的影响,结果显示,焊趾处名义应力相同条件下,局部应力应变值与施加的载荷形式有关．同时,对此试件进行的弹塑性有限元分析,得到了与试验结果基本吻合的规律．由此得出,压应力与弯曲应力的比值较小时,对焊趾处局部应力应变产生的影响可忽略;比值较大时,产生的影响不可忽略．     

压弯复杂应力下焊趾局部应力-应变研究

通过对模拟结合壳典型部位的焊接试件进行加载试验,分析了压应力对局部应力应变特征的影响,结果显示,焊趾处名义应力相同条件下,局部应力应变值与施加的载荷形式有关.同时,对此试件进行的弹塑性有限元分析,得到了与试验结果基本吻合的规律.由此得出,压应力与弯曲应力的比值较小时,对焊趾处局部应力应变产生的影响可忽略;比值较大时,产生的影响不可忽略.     

焊接顺序对高速列车侧墙焊接残余应力的影响

按实际加工工艺,基于有限元软件SYSWELD,采用有限元热弹塑性分析方法和Fortran语言对焊接热源进行二次开发,获得了所需要的热源,并通过实验验证了热源模型的准确性.在此基础之上,通过分析高速列车CRH380B侧墙焊接残余应力分布规律和焊接顺序对于侧墙焊接残余应力的影响,得到了侧墙焊接最优方案,为企业实际生产中的降低焊接残余应力方案选择提供了依据.