建筑工程钢结构焊接过程模拟与焊接变形、焊接Ansys应力有限元分析（详细图解分析）

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关键词： 全融透T形接头焊接 厚板对接焊接 钢结构焊接变形 箱型截面构件焊接 K型节点焊接变形 Ansys有限元焊接

内容简介

　　 【钢结构焊接变形原因】：　　 焊接时，加热和冷却循环总会导致一定程度的变形。　　 在钢结构焊接中，焊接工艺会使构件温度场产生不均匀变化，从而在构件中产生复杂的残余应力分布。残余应力是一种自相平衡的力系，当构件承受荷载时，如受拉、受压等，荷载引起的应力将与截面残余应力相叠加，从而使构件某些部位提前达到屈服强度，并发生塑性变形，故会严重降低构件的刚度和稳定性以及结构疲劳强度。　　 对构件进行焊接，在焊件上产生局部高温的不均匀温度场，高温区的钢材会发生较大程度的膨胀伸长，但受到相邻钢材的约束，从而在焊件内引起较高的温度应力，并在焊接过程中，随时间和温度而不断变化，称其为焊接应力。焊接应力较高的部位，甚至将达到钢材的屈服强度而发生塑性变形，因而钢材冷却后将有残存于焊件内的应力，称为焊接残余应力。并且在冷却过程中，钢材由于不能自由收缩，而受到拉伸，于是焊件中出现了一个与焊件加热方向大致相反的内应力场。　　 【Ansys有限元焊接分析】：　　 ANSYS有2种方式来考虑热分析与力学分析之间的耦合,即直接耦合和间接耦合。　　 间接耦合法的处理思路为先进行温度场的模拟,然后将求出的结点温度作为体载荷施加在结构中,计算焊接残余应力与变形。即：　　(1)使用热分析的手段进行热分析，根据需要可采用瞬态分析与稳态分析模型，此处为瞬态分析。　　(2)重新进入前处理中,将热分析单元转换为相应的结构分析单元，设置结构分析中材料属性,如弹性模量、泊松比、热膨胀系数等。　　(3)读入热分析的结点温度作为结构分析的荷载,设置参考温度,结构分析求解残余应力。　　 而直接耦合法为采用Ansys提供的可以进行复合域（热-力学分析）分析的单元类型，同时进行热分析与力学分析，从而获得焊接后的变形与残余应力。　　 【计算参数】：　　 钢材应力应变关系采用双线性随动强化非线性关系　　1）折点位置为屈服应力，常温下取为345×E6 N/m2；　　2）曲线斜率为弹性模量E，常温下取为2.06×E11 N/m2；　　3）达到屈服点后的弹性模量取值较小以模拟钢材的塑性屈服。　　 钢材弹性模量采用随温度变化的非线性关系　　 未考虑以下参数随温度的变化，而将其取为常数：　　 热膨胀系数取为1.4×10-5 m/m×K　　 热容量取为520 J/(kg·K))　　 热传导系数取为49.8 W/(m·k))　　 泊松比为0.3　　 密度为7850N/m3　　 为方便起见，焊药的热力学性质和力学性能取与钢材相同。　　 【图表分析包含内容】：　　 厚板对接焊的变形与残余应力分析　　 全熔透T形接头焊的变形与残余应力分析　　 箱型截面构件的焊接变形与残余应力分析　　 K型节点的焊接变形与残余应力分析　　 【焊接过程示意图包括】：　　 厚板对接焊缝焊接过程模拟示意图　　 全融透T形接头焊接过程模拟示意图　　共36页

此稿件因丰富图表，详细图解分析。获得1信誉分

全融透T形接头焊接模拟示意图

厚板对接焊接变形图

全融透T形接头焊接变形图

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