盲孔法在钢箱梁桥焊接残余应力测试中的应用

随着社会的进步和经济的发展,钢桥作为一种绿色建材类型具有良好的发展潜力和前景。简述了钢结构桥梁中焊接残余应力产生的原因及其影响,针对钢箱梁焊接残余应力研究较少的现状,提出采用盲孔法测试钢箱梁残余应力的思路。以海河春意桥为例,阐述盲孔法的测试原理,针对钢箱梁桥焊接残余应力进行相应测试,得出了钢箱梁焊接残余应力的分布规律及特点,为后续施工及设计提供技术参考。     

钢桁梁桥整体节点焊接残余应力试验

为研究东江大桥整体节点焊接残余应力的大小及分布规律,采用与实桥相同的焊接工艺制作了实桥E16节点的1∶1足尺模型,用盲孔法对该节点模型各主要焊缝的残余应力大小与分布进行了测试。结果表明:对于整体节点而言,焊接过程会产生很大的残余应力,其最大值接近材料的屈服强度;在焊缝区域,沿焊缝垂线方向,纵向残余应力均呈压应力-拉应力-压应力交替分布,规律明显,在焊缝中心处为最大拉残余应力;在不等厚对接焊区域,厚板一侧的残余应力大于薄板一侧;打磨和钻螺栓孔可以对残余应力起到释放作用;研究结论可为制定消除整体节点焊接残余应力的措施提供依据。     

钢梁桥焊接残余应力的计算机模拟

针对焊接过程复杂的边界条件及高度非线性,基于钢结构焊接残余应力的产生机理及特点,提出钢梁桥复杂结构构造焊接残余应力的简化模型和计算机模拟的基本流程。采用热-结构单向顺序耦合的方法先进行温度场分析,后将温度场计算结果作为预定义场进行加载求解应力场,实现钢梁桥焊接残余应力的计算机模拟。基于生死单元技术采用逐步激活焊缝单元模拟焊缝材料的逐步填充过程,采取生热率的方式模拟热源的移动加载,以模拟实际焊接中沿深度方向的焊接传热过程。以沪通长江大桥正交异性钢桥面板与U肋焊接为例,采用有限元软件ANSYS分析焊接过程中的温度与应力响应,计算结果与理论规律吻合良好,验证了所提方法和基本流程的可行性。     

钢管桁架桥梁的焊接质量及其控制

结合钢结构桁架桥梁的制作实践,详细分析了各类常见焊接缺陷和影响因素,采用正确的焊接工艺、优选设计和科学的质量管理方法,加强对焊接质量的有效控制,提高了钢结构桥梁焊缝检验的一次合格率,对同类钢结构桁架桥梁的制造具有指导意义.     

钢桥整体节点焊接残余应力三维有限元分析

钢桥整体节点最常见的问题是焊缝处出现疲劳裂纹,焊接残余应力是重要影响因素之一.在大型有限元软件ANSYS的基础上,开发了相应的焊接程序,选用三维实体单元,考虑材料物理性能随温度和相变的影响,采用内部生热的加载方法模拟焊接热源的移动,运用单元生死技术模拟多道焊过程,获得了焊接温度场和应力场的动态变化过程,并对计算结果进行了分析.     

焊缝层数对斜拉桥锚拉板焊接残余应力影响

锚拉板是斜拉桥的重要受力构件,其残余应力直接影响桥梁的疲劳寿命。实际锚拉板焊接施工时,每条焊缝均采用一定厚度的焊层进行焊接,具体焊层数和焊层厚度常依据经验确定且波动较大。因此,在探究焊缝层数和焊层厚度的优化取值上对斜拉桥锚拉板焊接残余应力的影响进行分析。首先根据斜拉桥锚拉板的实际焊接工艺,利用ANSYS软件建立了对接钢板和锚拉板的焊接有限元模型,进行了残余应力分析与试验验证。然后基于验证后的模型对实际锚拉板的焊接过程进行了残余应力分析,并探讨了不同焊缝层数对锚拉板焊接残余应力的影响,得出了具有工程实用价值的结论。     

焊接应力对桥式起重机箱形梁承载能力的影响

该文提出了桥式起重机箱形梁焊接时产生的残余应力对其承载能力的影响问题。通过对纵向残余应力的分布、计算分析以及对箱形梁二次变形的计算分析,文章认为焊接应力对箱形梁承载能力的主要影响是降低了上盖板的屈曲强度,造成箱形桥架下挠,并提出用双二次变形减小焊接残余应力的工艺措施。     

厦漳大桥(南汊)锚拉板焊接残余应力有限元分析

为了得到焊接残余应力的分布,确保结构安全,对厦漳大桥(南汊)锚拉板P3焊缝焊接残余应力进行研究,应用三维有限元分析方法及高斯热源函数,结合单元生死技术模拟焊道焊接过程,分析焊接过程中的温度分布和应力分布,以及冷却后的残余应力。     

正交异性钢桥面肋-板焊接残余应力的数值模拟

由于正交异性钢桥面U肋与顶板焊后残余应力分布复杂,采用解析方法无法求解,为此,采用有限元热-力耦合分析技术对其温度场和应力场进行数值模拟。利用ANSYS有限元软件建立顶板厚16mm、U肋厚8mm的正交异性桥面板双层焊缝模型。引入高温条件下Q345q钢的力学性能参数,考虑焊接电流、电压、焊接速度,对焊接过程进行数值模拟。通过控制热源移动加载,计算出合理的焊接温度场;利用热-力耦合分析技术,调用温度场计算结果,分析得到焊接残余应力场分布。计算结果表明:有限元数值模拟技术可以用于焊接结构残余应力分析;焊缝处不均匀加热与放热导致焊缝中部垂直焊缝方向及沿板厚方向存在较大残余应力,设计时应充分考虑残余应力对结构力学行为的影响。     

焊接残余应力对焊接构件疲劳性能的影响

焊接残余应力对焊接结构疲劳性能的影响是人们广泛关注的问题,由于影响因素复杂,因此,人们对焊接残余应力的影响产生了不同疑虑,也有了不同的评价.有的认为用平均应力来衡量焊接残余应力的影响,有的则用断裂力学中的手段来衡量,但它们都有着一些不可忽视的缺点.本文通过分析焊件焊缝处焊接残余应力,求出外载下焊缝上每一点的疲劳周次、焊件的寿命,从而避免了平均应力观点中平均应力的取值问题,应用比较方便.     

基于WIM数据和断裂力学方法的钢桥疲劳强度评估

为了准确评估钢桥焊接结构的疲劳强度,基于断裂力学K判据对于高周疲劳的适用性分析,采用Pairs公式并结合有限元方法和G*积分理论,计算获得了钢桥典型构造细节的应力强度因子表达式。结果表明:钢桥棱角焊缝构造细节和T形接头对接焊缝构造细节的应力强度因子均与结构裂纹尺寸密切相关,其表示式可以由裂纹尺寸、工作应力及结构尺寸等参数联合表达。以构造细节的应力强度因子为基础,计算得到了典型构造细节的等效200万次疲劳强度,并与各国规范及疲劳试验结果进行了对比分析。结果表明:采用断裂力学方法获得的疲劳强度结果与规范值及试验值均吻合良好,对应棱角焊缝构造细节的计算偏差基本在10%以内;对应T形接头对接焊缝细节的计算偏差在20%以内,且T形接头构造细节的疲劳强度远低于棱角焊缝构造细节的疲劳强度,设计和施工中需引起重视。基于坝陵河大桥动态称重系统实测数据,计算获得了钢桁梁节点构造的等效应力幅,并采用上述断裂力学方法评估了该节点构造的疲劳强度和寿命。通过坝陵河大桥节点疲劳模型试验,进一步验证了该方法在钢桥疲劳强度评估上的适用性,研究成果可为钢结构桥梁的强度评估提供借鉴和参考。     

仪表板横梁支架焊缝设计质量评价方法

在研究仪表板横梁支架(CCB)焊缝分布及焊缝长度的基础匕,建立了CCB数值模型.采用局部汁算模型对CCB焊接残余应力分布情况进行了分析.结合CCB的工作应力情况,将CCB两管的焊接残余应力与路谱载荷进行耦合汁箅,得到了CCB的内部应力分布,并确定了焊缝安全系数范围,建立了CCB焊缝没计质量评价方法.利用该方法可预测焊后...     

钢桥面板U肋焊接残余应力影响因素分析

为了进行钢桥面板U肋焊接残余应力精确计算及影响因素定量分析,以星海湾跨海大桥钢桥面板U肋为研究对象,在ABAQUS有限元软件中,建立钢桥面板U肋局部模型,通过自编的Dflux子程序,进行双椭球热源的加载,模拟V型坡口焊的焊接过程,得到顶板与U肋板残余应力分布,从而研究顶板板厚与焊接坡口角度2种因素对U肋焊接残余应力的影响。结果表明:本文的分析方法得到的焊接残余应力计算结果与前人试验数据结果对比,两者吻合较好,本文分析方法有效;顶板与U肋板在靠近焊缝处都出现最大残余拉应力,且均超过材料的屈服极限;随着顶板板厚增大,顶板与U肋板的残余拉应力峰值增大;而随着坡口角度增大,顶板与U肋板的残余拉应力峰值则减小。     

果子沟大桥Q370qE钢焊接对接接头的超声冲击试验研究

采用超声冲击技术对果子沟大桥Q370qE桥梁用钢焊接对接接头进行了全覆盖超声冲击处理(Ultrasonic Im-pact Treatment,UIT),并通过XRD、红山-10T型高频疲劳试验机等对UIT前后Q370qE焊接接头的表明形貌、残余应力、疲劳性能的变化进行了测试和分析。结果表明,UIT使左焊趾附近的残余压应力由-25.6 MPa增高达-240.8MPa,使右焊趾附近17.2MPa的残余拉应力转变为-196.3MPa的残余压应力;使焊接接头在应力R比为-1,应力范围为±270MPa的条件下,其疲劳寿命为22954,经超声冲击处理后焊接接头在相同条件下其疲劳寿命为46523。对比未处理试样,UIT处理试样的疲劳寿命至少提高了1倍多。     

钢箱梁正交异性板局部振动特性研究

为研究初始几何缺陷和焊接残余应力对正交异性板动力特性的影响,以港珠澳大桥江海直达船航道桥为工程背景,运用有限元软件ANSYS建立正交异性板的空间板壳计算模型,采用子空间迭代法进行动力计算,分析了初始几何缺陷和焊接残余应力对钢箱梁正交异性板的前10阶自振频率及1阶振型的影响。结果表明:初始几何缺陷对钢箱梁正交异性板的局部振动特性影响很小,工程中可以忽略;而焊接残余应力对钢箱梁正交异性板的局部振动特性影响非常明显,工程中须加以考虑;初始几何缺陷和焊接残余应力两者对模态的作用可以叠加,没有明显的相互作用。     

钢桁梁整体焊接节点疲劳性能模型试验

整体焊接节点钢桁梁具有广阔的应用前景,其疲劳性能由整体焊接节点所决定。以长清黄河大桥为研究对象,通过理论分析和两尺度疲劳破坏试验对钢桁梁整体焊接节点的疲劳性能进行了研究。首先通过全桥杆件内力分析和多尺度疲劳损伤分析确定了控制主桁疲劳性能的整体焊接节点位置及其控制构造细节;在此基础上设计了2类共21个试验模型,其中包括20个构造细节试样模型和1个足尺节段模型,进行了疲劳破坏试验,确定了整体焊接节点控制构造细节的主导疲劳开裂模式、应力集中系数和疲劳强度。研究结果表明：节点顶板、横梁上翼缘与节点板熔透对接焊连接细节是整体焊接节点疲劳性能的控制构造细节,其主导疲劳开裂模式为从节点板焊趾起裂并沿板厚扩展;实际受力模式下,控制构造细节中节点板焊趾应力集中系数为1.163,横梁上翼缘焊趾应力集中系数为1.789;2类试验模型的宏观疲劳裂纹起裂寿命均占总疲劳寿命的75%以上,故将2类试验模型的疲劳失效判据统一定义为出现宏观疲劳裂纹;基于此,2类试验模型所得到的控制构造细节疲劳强度等级基本一致;控制构造细节2种开裂模式名义应力疲劳强度等级均建议采用公路钢结构桥梁设计规范中的FAT80,热点应力疲劳强度均建议采用欧规中的FAT90。     

钢箱梁横隔板-U肋交接处割焊残余应力分析

为研究钢箱梁正交异性桥面板横隔板与U肋交接处的残余应力分布规律,采用Abaqus有限元软件模拟横隔板的热切割和焊接过程,分析横隔板与U肋交接处热残余应力的分布特征,探讨切割速度和焊接速度对横隔板弧形切口处残余应力的影响。结果表明:横隔板弧形切口处产生切向残余拉应力,其值超过钢材屈服强度;焊接在横隔板与U肋焊接区局部范围引起沿焊缝方向的残余拉应力,且焊缝尾端的应力集中更为明显;弧形切口残余应力区宽度随切割速度的增加而减小,残余拉应力随焊接速度的增加而增大;选用较快的横隔板切割速度和较慢的焊接速度可减小弧形切口处残余应力分布宽度和应力值。     

设计加工中减小或消除焊接残余应力的实用对策

文中针对焊接残余应力的产生原因,分析了在结构设计、焊接工艺、焊后去应力处理等方面如何减小或消除焊接残余应力的方法。     

斜拉桥锚拉板焊接残余应力试验研究

斜拉桥锚拉板残余应力直接影响其疲劳寿命,它是决定斜拉桥使用年限的关键因素之一。首先制作了斜拉桥锚拉板比例缩尺模型,然后采取磁测法和盲孔法分别对模型进行残余应力测量。结果表明,采用磁测法与盲孔法测得残余应力的误差在5%以内,进而得到无损磁测法残余应力分析的适用性并得出了其适用范围;随后选取斜拉桥三个典型的足尺锚拉板,研究了其焊接残余应力的大小及分布规律,对全桥的残余应力情况做出了评估。研究结论对实际同类桥梁的设计和施工具有重要的指导意义。     

某新型轮边减速器壳体焊接可靠性分析

为验证锻造分体式轮边减速器壳体焊接后可靠性,首先对壳体的焊接过程进行CAE仿真分析,得到焊接后的应力分布情况;然后将应力结果导入热处理仿真分析中,得出考虑焊接应力情况下的热处理残余应力分布情况,试验结果表明,参照焊接参数焊接后的轮边减速器壳体的焊接残余应力达348 MPa,接近该材料的屈服强度355 MPa;焊接后零件残余应力减小了31.6%,有效控制了零件焊后质量。