钢桥面横隔板与U肋焊接处残余应力场分析

为了解正交异性钢桥面板横隔板与U肋焊接处残余应力分布特征,明确横隔板弧形切口疲劳开裂机理,采用热-结构耦合方法建立横隔板-U肋焊接连接的热弹塑性有限元模型,通过"生死单元"技术模拟焊缝的填充过程,得到焊接温度场与应力场,分析横隔板焊缝和弧形切口处残余应力的分布规律。结果表明:横隔板焊趾处纵向残余应力为拉应力,峰值为345 MPa,横向残余应力在焊缝开始位置和尾部区域为拉应力,在焊缝中间应力水平较低;横隔板弧形切口附近残余应力变化剧烈,且沿切口弧线长度和钢板厚度分布不均匀;从切口顶点到起弧点位置,残余应力从压应力变化为拉应力,起弧点处应力峰值为231 MPa;焊接引起的焊缝尾部高水平残余应力是导致横隔板弧形切口疲劳开裂的关键因素。     

40吨半挂汽车车轴焊接工艺

阐述了40吨半挂车车轴焊接工艺的难点，详细地介绍了车轴中段成形焊接工艺及车轴中段与轴头的组合焊接工艺。     

截面几何参数对混凝土薄壁桥塔温度应力的影响

为了研究截面几何参数对混凝土薄壁桥塔温度应力的影响,基于某悬索桥混凝土桥塔实测日照温差,通过有限元方法分析了不同塔壁厚度、塔壁长宽比和塔壁内外表面角隅处倒角等条件下桥塔截面的温度应力,结果表明:改变塔壁厚度、塔壁长宽比和塔壁内侧角隅处倒角对桥塔温差应力均有不同程度的影响;在塔壁内外正温差条件下,桥塔内表面角隅处的温度应力随塔壁厚度的增加而增大;负温差条件下,塔壁外表面的温度应力随塔壁厚度的增加而减小;改变塔壁截面长宽比对改善塔壁截面温度应力的效果不明显;正温差条件下,在塔壁内侧截面角隅处设置倒角,可有效降低塔段内表面的温度应力,在考虑混凝土体积与抗压刚度的情况下,其倒角尺寸建议在0.3 m×0.3 m～0.5 m×0.5 m之间;负温差作用下,塔壁厚度比是重要设计参数,其取值不宜太大,较大的塔壁厚度比可以降低桥塔中心处温度应力,但同时会导致角隅处温度应力集中,混凝土体积增加,塔壁长宽比变小,从而导致桥塔的抗压刚度降低。在设计柱状薄壁箱形结构截面时,满足结构承载能力和工程造价的前提下,要充分考虑日照温差应力对薄壁箱型结构的影响,其研究成果可推广应用于其他桥型的混凝土空心薄壁箱型桥塔或桥墩截面设计中。     

焊接工艺对客车骨架T形接头强度的影响

为了给客车骨架T形接头焊接工艺方案的选择提供参考依据和技术指导,以某全承载式客车为载体,研究焊接顺序和焊接电流对客车骨架T形接头强度的影响。选取底架上3处危险T形接头作为研究对象,采用与所选取接头截面尺寸相同的方钢进行焊接试验,对其在不同焊接顺序和焊接电流方案下的焊接变形进行测量与统计。根据试验数据建立变形后的T形接头有限元模型,在其端部施加反向位移,从而获得T形接头在各个方案下的焊接变形应力。通过建立车身整体梁壳混合模型,对所研究T形接头在整车危险工况下的工作应力进行统计,并将焊接变形应力引入整车分析,基于应力叠加的方法,获得T形接头处的实际应力值,以此为依据研究不同焊接工艺参数对客车骨架T形接头强度的影响。研究结果表明：焊接工艺对T形接头强度存在较大影响,针对选取的3处T形接头,当采用不同的焊接顺序时,应力最高值与最低值相差可达40%以上;当采用不同的焊接电流时,应力最高值与最低值相差达到了30%左右;合理选择焊接工艺参数可以避免焊接变形应力与工作应力的叠加,从而有效降低接头处的应力水平,进一步提高车身骨架整体的承载性能。     

某驱动桥组合式桥壳焊接参数设计

本文以某轻型驱动桥组合式桥壳为研究对象,在垂直方向疲劳强度满足台架试验要求的前提下,参照国际先进试验标准进行纵向方向疲劳强度试验,发现套管开裂现象。针对套管开裂问题,本文从套管及焊缝处的化学成份、金相组织、硬度、熔深等方面系统进行了检测分析,得出此处焊接未焊透是其开裂的主要原因,对焊接参数进行了改进设计并再次验证,试验结果表明,改进后的套管与支架焊接处未出现开裂,改进设计的措施是合理的。     

轻骑GS125摩托车车体断裂三维有限元分析

通过对轻骑GS125摩托车车体建立三维实体模型、有限元模型及应力分析后发现,轻骑GS125车体断裂的主要原因是断裂部位安全系数偏低,同时由于断裂部位是焊接区域,易产生焊接缺陷,从而导致该部位出现较大的应力集中;提出了加大车体上管、后尾管、后减震器安装板各自壁厚及同时加大三者壁厚几种结构改进方案。     

考虑材料非线性的钢筋混凝土截面应力计算方法探讨

针对偏心受压构件进行研究,通过内力平衡关系确定截面开裂后应力重分布状态,并考虑混凝土非线性本构关系,避开了混凝土开裂后截面刚度以及中性轴高度难以计算等问题。针对形状较为复杂的截面研究条分法和积分法,对比其数值计算稳定性,并结合工程实际分析该方法的应用。     

焊接钢桥腹板出平面变形疲劳问题的有限元分析

焊接钢桥的腹板在交通荷载作用下产生的出平面变形可以导致腹板空隙处的疲劳开裂,为了分析导致腹板空隙处疲劳开裂的位置、形式以及原因,对一座钢桥的一跨建立了三维有限元模型,并采用了子模型方法对腹板空隙处进行了细致的分析,得到腹板空隙处的应力水平和分布规律。通过分析得到焊接钢桥腹板出平面变形导致腹板空隙处的应力十分复杂,造成多个区域的应力集中。在AASHTO疲劳车的作用下,腹板空隙处的最大应力可以达到200MPa,这样就导致在交通荷栽的反复作用下疲劳裂纹的产生,同时对相应的维修加固策略进行了探讨。研究也显示出了有限元方法分析复杂区域的优越性。     

连续焊接钢板梁桥腹板疲劳开裂分析

建于1972年的美国1-895桥是由7根焊接钢板梁组成的4跨钢桥,2003年3月发现两个主梁腹板开裂:一个在横联连接板处;另一个在横联附近加劲肋处.对开裂腹板进行断口分析、钢材性能试验、断裂力学和有限元分析.断裂力学分析结果表明:高应力状态下的表面裂纹或贯穿裂纹都可导致脆断.采用整体模型和局部模型对3种可能原因进行分析:1)由横向连接系产生的横向力导致腹板间隙变形;2)腹板面内荷载作用下,制造误差引起的腹板不平整;3)起裂点附近焊接引起的残余应力.结果表明以上原因或其组合可导致腹板开裂区域产生较高主拉应力,使裂纹萌生并扩展至脆断.最后还研究3种修复措施,在修复后的桥梁检测中,没有发现其他裂纹,成果可为钢桥疲劳加固设计参考.     

PC梁开裂截面应力计算的简化方法探讨

根据预应力混凝土粱再开裂正截面预应力钢筋的应力计算经验公式,推导梁正截面首次开裂后再开裂过程中中性轴位置和受压区边缘混凝土正应力的计算新方法,其间考虑了预应力混凝土梁正截面首次开裂以及疲劳荷载重复作用对钢筋和混凝土应力增长的影响,并通过算例对新方法与现有方法的计算结果进行比较,验证了新方法的简便合理性。     

板焊前轴壳结构设计及强度校核研究

文章主要介绍了板焊结构前轴壳的设计过程及强度校核方法。首先,根据整车需求设计板焊前轴壳的落差、主销中心距及前轴壳截面尺寸;其次,根据板簧宽度及位置设计板焊前轴壳折弯点及折弯角度,确定折弯处圆弧半径;最后,根据前轴壳结构及受力位置确定危险截面,根据第4强度理论对各个危险截面进行应力分析,确保其满足强度要求。     

轿车后桥加工中的残余应力研究

分别对轿车后桥横梁鞍形加强筋焊缝头部附近在冲压与焊接后的残余应力进行了测试，分析了残余应力分布与变化情况。研究结果表明，横梁中的冲压残余拉应力在焊接后变小，对焊接后的后桥中残余应力分布是有利的；后桥横梁鞍形加强筋焊缝头部的残余拉应力最大，可导致此处发生疲劳损伤。     

复合式连拱隧道曲中墙施工力学行为时空演化规律

为解决连拱隧道开挖过程中曲中墙安全承载问题，依托浙江省某在建复合式曲中墙连拱隧道，采用数值计算及现场监测手段对施工阶段曲中墙力学演化规律及偏压机制进行分析，并从设计、施工层面分别就曲中墙厚度及主洞施工步距对曲中墙应力及偏压影响规律进行研究。研究结果表明： 1）连拱隧道主洞上台阶开挖对曲中墙应力分布影响显著，此阶段应力增量约占应力终值的50%，曲中墙以承受竖向应力为主，横断面最小截面为受力最不利位置。2）连拱隧道非对称开挖造成曲中墙承受偏压荷载，导致曲中墙发生向先行洞一侧偏转，偏转现象在先行洞开挖过渡至后行洞开挖阶段尤为显著。3）曲中墙厚度对其应力分布、偏转效应影响显著，曲中墙厚度的减小降低了结构承载能力； 当曲中墙厚度为1.3 m时，曲中墙墙身应力急剧增大，曲中墙可能发生压溃失稳。4）主洞施工步距对曲中墙应力分布影响较大，但不改变曲中墙应力终值； 随着主洞施工步距增大，曲中墙偏压弯矩越大，偏转效应持续时间越长。     

热点应力法在汽车驱动桥焊接强度耐久性分析中的应用

针对汽车驱动桥焊接桥壳结构特点,采用热点应力法及CAE技术对其焊接结构强度耐久性进行了模拟分析。为验证热点应力法模拟焊接结构的有效性,对3种标准焊接件、2种驱动桥桥壳焊接部位的强度和耐久性进行了试验与模拟对比分析,结果表明,该方法对焊接部位关键点应力的模拟有效性达70%以上,焊接部位的耐久性模拟寿命均值与试验结果量级相当。     

矿用自卸车驱动桥壳结构分析与改进设计

建立了SGA3550型矿用汽车驱动桥壳及A形架的有限元模型,选择极限工况对其进行了结构强度和刚度分析.结果表明,驱动桥壳空心梁和半轴套管部分的应力远小于材料的许用应力,而悬架支座与桥壳连接处出现了局部应力过大的情况.对该桥壳的相应结构提出了改进方案,改进后的桥壳质量更小,最大应力也得到了大幅减小,且应力分布更为合理.     

复合式悬架半刚性车桥的有限元分析

本文用有限元方法建立复合式悬架车桥的计算模型,经试验验证后,用于车桥横梁的应力分析。通过大量计算,对应于几种主要的载荷工况,得到了车桥横梁的应力分布规律。归纳了横梁的强度控制工况和截面。     

超深大截面沉井下沉及钢壳沉井应力监测研究

沪通长江大桥为公铁两用斜拉桥，其中29号主墩采用倒圆角的矩形沉井基础，结合现场施工，在钢壳沉井的不同截面上安装土压力盒和钢板应变计等监测元件，对沉井侧壁和隔墙不同位置的受力进行监测。结果表明:在大锅底开挖情况下，沉井受力类似深梁构件，两侧受压中间受拉，且中间隔墙的拉应力会随着沉井的不断接高而逐渐减小，最后变为压应力；沉井在施工中倾斜时，同一断面对称位置的受力有很大区别，且在沉井姿态稍有变化时，同一位置的受力也会发生突变，故应尽量保证沉井的姿态垂直；沉井在吸泥下沉过程中，会发生翻砂、突沉的情况，对沉井的受力会有很大的影响，这些影响可在钢板应变计的监测上有所体现。     

纵肋与顶板新型双面焊构造细节疲劳性能研究

正交异性钢桥面板疲劳开裂问题突出,其中纵肋与顶板传统单面焊构造细节疲劳开裂危害严重,为提升其疲劳性能,通过引入最新自动化焊接技术发展了纵肋与顶板新型双面焊构造细节。为明确其疲劳性能的关键问题,基于等效结构应力法进行了研究：首先对纵肋与顶板新型双面焊构造细节各疲劳失效模式的等效结构应力影响面进行深入分析,确定了构造细节的主导疲劳失效模式;在此基础上,研究了熔透率和焊缝几何尺寸对其疲劳性能的影响。研究结果表明：在纵向移动轮载作用下,纵肋与顶板新型双面焊构造细节的主导疲劳失效模式为顶板外侧焊趾起裂并沿顶板厚度方向扩展;对于该主导疲劳失效模式和焊趾起裂各疲劳失效模式,熔透率的影响不显著;对焊根起裂各疲劳失效模式而言,熔透率是关键影响因素,随着熔透率的增加焊根起裂各疲劳失效模式的等效结构应力幅值呈降低趋势,当熔透率达到75%时,其等效结构应力幅值均处于较低水平,此时纵肋与顶板新型双面焊构造细节的疲劳性能主要由焊趾起裂的各疲劳失效模式所控制;焊脚尺寸是纵肋与顶板新型双面焊构造细节疲劳抗力的另一关键影响因素,适当增大焊脚尺寸可有效降低焊趾起裂疲劳失效模式的等效结构应力幅值,进而提升焊趾起裂疲劳失效模式的疲劳性能。     

基于模态计算和振动试验的前桥横拉杆改进设计

针对某试制阶段客车在沥青路、卵石路、石块路、搓板路等路面上进行约1万公里可靠性试验之后,前桥转阳横拉杆从中部断裂问题;对横拉杆及与其连接的摆臂进行了问题排查,给出了相应的改善方案,并对方案进行了模态计算和装车试验,结果表明：客年的前桥横拉杆加强之后,消除了因路面激励和自激频率引起的横拉杆共振问题。     

宁波舟山港主通道一体式钢管桩制造技术

宁波舟山港主通道工程70m跨非通航孔主桥和62.5m跨非通航孔引桥采用螺旋焊缝钢管桩(每根桩上、下部分壁厚不同),桩径分1.6m、1.8m、2m三种规格,最大桩长109m。针对钢管桩大直径、超长、不等壁厚等特点,钢管桩采用全自动化整桩螺旋卷制生产制造方案。制造过程中,将2根桩相同壁厚部分连起来制造,采用在线预精焊、全自动激光跟踪扫描智能化纠偏焊接技术、钢带对接外焊缝自动焊接设备和剪力环自动焊接专用机器设备,建立大直径、超长钢管桩全自动化生产线,实现钢管桩高质、快速制造。该技术的应用,使钢管桩焊接质量一次检测合格率达99.5%以上,加工效率提高2.5倍,仅用16个月,完成了24万吨钢管桩的制造。