正面角焊缝接头的静力强度与尺寸设计研究

为提高现代薄板焊接结构中角焊缝的尺寸设计精度,首先分析了传统角焊缝剪切强度计算公式的不足,在对正面角焊缝受力状态进行详细分析的基础上,给出了正确反映焊缝内部应力状态的新的焊缝剪切强度计算公式。然后分别基于焊缝承载能力和等强度准则,推导了载荷已知和载荷未知条件下的正面角焊缝尺寸设计计算公式。最后结合试验数据对正面角焊缝接头与焊脚尺寸之间的关系进行了分析,结果表明合适的焊脚尺寸和焊接工艺可以使接头达到母材强度,而过大的焊脚尺寸和焊接热输入不但会引起严重的焊接变形,也会导致接头静力强度的降低。     

爆炸冲击下煤矿救生舱抗爆能力有限元分析

目前对救生舱的结构安全性能爆炸测试还较困难,借助有限元分析方法可以降低爆炸冲击实验成本并达到结构安全性分析的目的.基于弹塑性有限元理论和LS-DYNA软件对不同爆炸冲击条件下某型号救生舱结构的变形和应力分布进行了有限元分析.分析结果表明:相同冲击载荷条件下侧面比正面受的变形和应力大;加强筋和外层钢板的等效应力较大,容易产生失效.当冲击载荷为1.5MPa时,舱体整体基本处于弹性变形状态;当冲击载荷为2.0MPa时,侧面的最大等效应力约为283MPa,此时加强筋将发生微小的塑性变形,但等效应力远小于抗拉强度.     

铸钢节点环形对接焊缝的疲劳计算

给出了采用热点应力法进行铸钢节点环形对接焊缝疲劳寿命估算的全过程.介绍了热点应力幅度的计算方法,即热点应力幅度的计算可根据名义应力和应力集中系数计算,也可采用有限元方法计算.给出了环形对接焊缝热点应力寿命曲线的表示方法和细节分类,列出了各种焊接细节的S-N(应力-寿命)曲线.介绍了线性Miner损伤累积准则.根据热点应力幅度、S-N曲线和线性Miner损伤累积准则,可对铸钢节点环形对接焊缝进行寿命估算.最后,以杭州湾跨海大桥海中平台观光塔铸钢节点为例,说明了波浪载荷下铸钢节点环形对接焊缝的疲劳寿命估算过程.     

直角角焊缝强度计算的探讨

针对钢结构设计规范（ＧＢＪ１７－８８）中关于“正面直角角焊缝强度计算”的规定，分析了它的来源及其存在的问题。通过焊缝应力分析，找到了正面直角角焊缝的破坏截面和强度提高系数，并提出了修改建议。     

S30408不锈钢角焊缝低温力学性能试验

焊接接头作为压力容器的重要组成,其低温下的力学性能直接影响容器的安全性．目前针对奥氏体不锈钢焊接接头的力学性能研究主要集中在对接焊缝连接件,且试验温度多为常温和-196℃,对角焊缝在不同温度下的研究较少．为了研究S30408不锈钢角焊缝接头的低温力学性能,采用100 t万能试验机,在-60～20℃的温度范围内,进行了一批正面和侧面角焊缝接头试件低温下的拉伸试验,绘制其在各温度下的应力-应变曲线,以及焊缝强度、变形和破坏特征．采用热场发射扫描电子显微镜JSF对断口形貌进行了观测研究,分析其组织特点．试验结果表明：-60℃相较于20℃,正面角焊缝构件屈服强度提高了18%、抗拉强度提高了25%,侧面角焊缝构件分别提高了约35%和30%,低温强化效应显著;正面角焊缝构件的抗拉强度与侧面件的比值略小于理论值1.5;正面角焊缝受到拉力和剪力共同作用,20℃时其弹性模量为198 GPa,侧面构件仅受剪力作用,其弹性模量约102 GPa;弹性模量随温度降低增长缓慢,正面构件的弹性模量最大增幅为6%,侧面构件为9%;正面角焊缝的断口呈多边形韧窝形貌,侧面为剪切型韧窝形貌,温度降低,韧窝数量均减少,颜色变...     

焊缝层数对特厚度管板焊接残余应力与变形影响的有限元分析

基于ABAQUS软件,建立了顺序耦合的焊接残余应力与变形有限元计算程序,对大型环氧乙烷（EO）反应器国产化中采用的390 mm厚20MnMoNb特厚板拼焊反应器管板的焊接过程进行了残余应力与变形计算,并讨论采用不同焊缝层数对管板焊后残余应力与变形的影响.焊接采用双U形坡口,通过翻转管板进行两面坡口的交替焊接,为防止管板发生过度变形,焊接时始终在管板两端压有重量为4.5 MN配重.计算结果表明：焊后管板发生了一端翘起的角变形,在靠近表层的焊缝及热影响区存在较大残余拉应力,在焊缝内部为较大的残余压应力;由于配重对变形的限制导致先焊面的应力大于后焊面;增加焊缝层数,使变形增加,残余应力降低,但并不显著.对如此大型特厚板约束焊,增加焊缝层数不是降低其焊接残余应力的有效手段.     

石化在役设备的焊缝残余应力的消除与控制

石化设备在制造、使用和维修过程中进行补焊后都会造成焊缝残余应力的存在,由于焊缝残余应力加上设备在使用过程的交变载荷,会使存在焊缝残余应力的地方应力集聚增加,在焊缝有缺陷的位置造成焊缝开裂、甚至断裂,造成在役备的损坏。本文主要探讨了石化行业在役设备的补焊过程中如何合理采取工艺措施和控制方法来消除焊缝残余应力。     

正交异性钢桥面板闭口加劲肋对接焊缝疲劳性能评价

根据等效应力幅的概念,采用国内2座大桥近半年的交通数据对闭口加劲肋的疲劳性能进行评价.闭口加劲肋对接焊缝处应力影响线较短,通过车型的调查可以将车辆荷载转化为轴型荷载加载应力影响线,从而避免数值模拟实际车流.通过与我国钢桥规范推荐评价方法对比可以看出,采用统计的轴型荷载计算得到的等效应力幅小于规范评价方法得到的计算结果.并对我国钢桥规范中的损伤等效系数的取值进行了讨论.     

Y型接头的焊缝应力分析

本文将管接头的半解析变分解法和有限元法相结合,计算了Y型接头的焊缝及焊缝附近区域的应力,并给出了凹型焊缝应力分布.文中提出的计算方法较之过去焊缝分析中所用的三维有限元模型及二维、三维有限元组合模型,具有节省计算量和计算机内存等优点.     

拉压弹性模量不等材料杆的纯弯曲及偏心压缩

基于弹性力学的基本理论 ,分析了拉压弹性模量不等材料直杆在纯弯曲变形状态下的应力和应变 ,给出相应的应力计算公式 ,并讨论了拉压弹性模量的比值参数对应力分布的影响 .在此基础上又分析了拉压弹性模量不等材料杆在偏心压缩时的应力、应变 ,给出了横截面中性轴位置的数值计算方法和数值解 ,并进行了定性的讨论 .     

钢板梁桥腹板加劲肋焊缝疲劳开裂后的应力特征

通过建立钢板梁桥节段有限元模型分析了主梁腹板与加劲肋连接焊缝部位的开裂特征,基于最不利车辆荷载位置分析了腹板间隙不同横向荷载位置下的正应力与剪应力特征,以及裂纹长度的变化对腹板面外变形的影响;通过对比不同裂纹长度时裂纹尖端和裂纹最深点的应力强度因子值,分析了裂纹长度对裂纹前缘的受力特征以及扩展速率的影响.研究结果表明:...     

过焊孔对H型钢柱梁节点受力性能的影响

针对过焊孔对柱梁节点受力性能影响的相关研究较少,通过试验和有限元分析,研究过焊孔对T形柱梁节点各组成部分的力学性能的影响。结果如下：增大节点域的强度,不利于构件的变形性能,但可以提高构件的最大承载力。柱梁节点处过焊孔影响分析模型（analysis model,AM）的梁弯矩荷载分布。在梁柱节点的梁端部位,因过焊孔应力易集中,梁腹板弯矩荷载偏大。在梁端轴向0~80 mm范围内,梁腹板弯矩荷载相对小,其中,梁端轴向接近35 mm处的梁腹板弯矩荷载最小。在梁端轴向0~80 mm范围内,梁翼缘弯矩荷载相对大,这是由于受过焊孔影响引起的梁腹板承载能力递减、过焊孔周围应力易集中及外荷载作用不变等原因导致的;且梁腹板承担的荷载越小,梁端轴向对应处的梁翼缘承担的荷载越大。节点域强度变化与AM模型的梁端腹板承担的剪力荷载呈正相关,节点域强度越小,梁端腹板承担的剪力荷载也越小。     

天然气管道拘束焊缝复合加载条件下的抗裂性研究

天然气管道在服役过程中,常受到复杂的外部载荷,在金口焊缝处易发生泄露或开裂。针对天然气管道金口焊缝拘束状态,设计了一套自拘束焊接装置,模拟了金口焊缝的拘束状态;并通过复合加载试验及应力应变检测,探讨了全尺寸管道拘束焊缝在复合加载条件下的抗裂敏感性。试验结果表明:拘束焊缝管道无论在内压+静态弯曲复合加载,还是在内压+冲击弯曲复合加载条件下,其抗开裂性均比无拘束焊缝管道差,缺陷开裂敏感性高。含缺陷管道对外部冲击载荷更为敏感,外部动载更易造成含缺陷管道开裂。在复合加载过程中,拘束焊缝管道缺陷尖端的最大应变值小于无拘束焊缝管道缺陷尖端的应变,无拘束焊缝可承受更大的塑性变形。含缺陷管道对弯曲加载速率较为敏感,弯曲加载速率增大,缺陷更易开裂。     

板料拉深后皱曲判据及其极限预报与控制

根据“多余三角形材料皱曲模型”导出了皱曲各阶临界切向压应力式和凸缘变形区中最大切向压应力式，进而给出了不皱曲判据和皱曲各阶临界模态跳跃式的变化规律，以不锈钢0Cr18Ni9板材为算例，绘出了皱曲各阶最大极限预报与控制图和皱曲极限预报与控制全图，得出了0阶模态时的皱曲极限是皱曲和后皱曲极限预报与控制的依据，皱曲和后皱曲判据既适用于恒压边力拉深，更适用于变压边力拉深。     

内压下管道三通的极限载荷解

介绍了通过相贯线支管侧和主管侧内力之间的关系求取焊制三通塑性极限载荷 的工程方法。即首先由简单的力平衡方程获得支管在相贯线处的内力与极限载荷的关系,将此 内力作为主管相贯线处的外力,继而求解极限载荷状态下主管近相贯线处内力的近似解,结合 Von—Mises屈服条件(即三通由于相贯线主管侧形成塑性铰而失效时内力需满足的条件), 便可获得三通的塑性极限载荷,并据此建立了管道三通塑性极限压力的估算式。     

基于强度组配对设计曲线的简单修正

将相当应变的观点应用到含有一个焊缝裂纹的焊接宽板中，可以看出焊缝金属与母材塑性的差异显著影响其断裂韧性和裂纹扩展驱动力，重要的一点是仅根据断裂韧性或裂纹扩展驱动力来衡量焊接接头非等组配的影响是不够的，如果材料的应力应变曲线合线性硬化规律，得出一个简单的ＣＴＯＤ设计曲线的修正表达式，可以用来预测焊接结构的极限载荷、极限应变或极限裂纹长度。     

多车激励下波形钢腹板连续梁桥沥青铺装动力学响应

为研究多车激励作用下大跨径桥梁桥面铺装层的动力学响应,建立含有Fiala轮胎的多刚体实车模型以及大跨径桥梁有限元精细模型,考虑桥面随机不平顺激励,构建包含桥面铺装层的车-桥刚柔耦合系统动力学模型。计算准静态条件下桥梁控制截面的挠度,并与现场静载试验进行对比,验证了所建车-桥耦合模型的正确性与计算结果的有效性。研究不同编队多车荷载作用下波形钢腹板连续箱梁桥铺装的动力响应,不同工况对于车辆后轴悬架力和垂向轮胎力的影响,结果表明：多车荷载相比于单个车辆荷载所引起的动力响应更大,更容易引起桥面铺装和桥梁结构的早期损伤;在车辆数量相同、车速相同、前后车距相等的情况下,车辆行驶编队不同时所引起的桥面铺装层最大挠度、最大纵向应力和最大横向剪应力分别增大了19.7%、23.5%和8.0%,且最大纵向拉应力和剪应力均发生在防水混凝土-混凝土梁之间,容易产生早期疲劳开裂;车辆后轴悬架力随着载重增加而增大,垂向轮胎力随着速度和载重增加而增大。     

不同梯度温度作用下曲线桥梁的温度效应分析

梯度温度作用在曲线桥梁中会产生较大的温度应力,这会影响到桥梁结构的安全性和耐久性.文章采用通用有限元程序ABAQUS建立了某曲线梁桥的空间有限元模型,分析了不同国家规范的梯度温度荷载模式下结构的变形和内力.结果表明:不同温度模式的计算结果差距很大,例如采用新西兰规范、中国规范和英国规范的计算结果较为保守;截面最大主应力出现在中腹板与顶板相交的位置;不同曲率半径下的曲线桥梁横桥向应力极值变化较大,顶板的横向配筋应考虑曲率半径的影响.     

基于热点应力法的焊接结构疲劳评估

针对传统名义应力整体法在焊接板结构疲劳分析应用中的实际困难,介绍和分析了应用于海洋结构工程领域的基于表面外推的热点应力法.通过对焊接样件在不同应力水平下的疲劳试验,获取了焊接样件在97.7%可靠度下的疲劳寿命.采用热点应力法计算样件焊趾处热点应力值,提出考虑主板厚度效应的修正S-N曲线,并预测了样件的疲劳寿命.结果表明:板厚修正后的热点应力S-N曲线应用于薄板焊接结构疲劳寿命评估具有更高的精度和可靠性.以轨道车辆用焊接天线梁为例,采用该方法分析了焊缝处的热点应力,其最大应力发生位置与线路运用中出现裂纹位置相吻合,其计算寿命为7.1×10~5次,与实际运营结果基本一致.为平板焊接接头的抗疲劳设计提供参考.     

直线滚动导轨额定静载荷的计算

本文采用轴承理论关于额定静载荷的定义,推导了直线滚动导轨分别以滚动体与滚道接触处的最大接触应力小于或等于许用接触应力为许用判据;以及应用Palmgren计算公式和Harris修正方程,以接触应力最大处滚动体和滚道的总塑性变形量小于或等于滚动体直径的万分之一为许用判据的额定静载荷计算公式.同时说明安顿极限(shake-down limit)也可能作为计算直线滚动导轨额定静载荷的许用判据.