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正交异性钢桥面板焊接残余应力分布特性研究

焊接残余应力,数值模拟,正交异性板

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焊接残余应力是影响正交异性钢桥面板焊缝开裂的主要因素之一，本文以正交异性板钢箱梁顶板-U肋加劲肋焊缝为例，基于MARC求解器采用数值模拟的方法建立了局部热弹塑性有限元模型，根据焊接工艺特点选择双椭球热源进行加载，校核了焊后熔池形貌，研究了整个焊接过程中的动态应力及全过程的温度应力场变化，得到了钢桥面板U肋对接焊缝的焊接残余应力分布，计算结果与测试结果吻合较好。研究结果表明：采用热顺序力耦合数值模拟方法了较为真实地反映实际焊接过程下残余应力场地分布；焊缝附近残余拉应力分布较为集中，峰值应力接近甚至超过钢材屈服极限，且随顶板板厚增加应力峰值呈线性增加；焊接残余应力在板厚方向上存在较大差异，上下表面相差约93MPa，板厚中部最小且存在部分压应力，沿板厚方向焊接残余应力的分布呈正弦函数变化规律。