基于ANSYS模型大跨越输电塔钢管-板节点焊接残余应力分析

钢管-板节点连接是大跨越输电钢管塔常用的连接方式,焊接残余应力是影响节点受力的主要因素。基于ANSYS的焊接模拟方法,采用生死单元技术,对节点的温度场和应力场进行数值模拟,分析了钢管-板连接节点的焊接残余应力对极限承载力的影响。结果显示,焊接残余应力在焊缝区及其附近最大,是导致焊缝断裂的主要原因。

钢管-焊接空心球节点常幅疲劳性能试验和理论研究

以钢管-焊接空心球节点为研究对象,基于数值模拟、静力和常幅疲劳试验等,针对9个大尺寸节点试件进行试验和理论研究。结果表明:静力试验和数值模拟所得节点应力分布规律基本一致,试件热点应力位于钢管-焊接空心球节点焊缝焊趾管面处,并建立其相应的热点应力集中系数计算公式。对节点热点应力集中系数的不同影响因素进行探讨并排序,按大小排序的结果为:管外径>管壁厚度>球径>球壁厚。节点试件常幅疲劳破坏均位于钢管-焊接空心球/板连接焊缝焊趾管面处,其疲劳破坏断口面与试件加荷方向垂直。根据常幅疲劳试验结果,建立基于高应力幅作用下节点试件常幅疲劳S-N曲线和方程,以得到不同应力幅下该类节点的疲劳寿命。

输电塔钢管-板连接节点焊接数值模拟

为了了解焊接过程中高度集中的瞬时热输入产生较大的动态应力及焊后将产生相当大的焊接残余应力和残余变形,笔者利用大型有限元软件ANSYS,建立钢管-板连接节点的有限元模型,采用热力耦合分析方法对钢管-板连接节点进行了焊接数值模拟,获得了焊接温度场及残余应力场的分布规律,为提升焊接质量提供了参考依据。

钢管桁架结构铸钢焊接节点疲劳性能研究进展

空间钢管桁架经常需要采用铸钢件来解决复杂节点的焊接问题。在桥梁、海洋石油平台、风力发动机塔架等疲劳荷载起控制作用的结构中,铸钢件-热轧钢管之间的焊接疲劳性能是需要特别关注的问题。详细介绍国际上铸钢焊接节点在工程的应用、铸钢件材料以及与钢管焊接节点的疲劳性能的研究进展,对一些相关问题进行讨论,指出铸钢焊接节点需要进一步研究的疲劳问题,以期促进我国铸钢焊接节点的工程应用和设计。

负载下环口板焊接加固T形钢管相贯节点试验研究

负载下焊接加固将对大跨度建筑和钢桥的安全产生影响。为研究负载及焊接高温在加固过程及加固后对钢管节点的影响,完成4个焊接环口板加固T形圆钢管节点的轴压试验,实测了节点在负载焊接加固全过程的温度、位移及应变演化规律,分析焊接高温和负载对节点破坏模式、荷载-变形曲线、受压承载力等的影响。试验结果表明:主管负载受压会降低节点承载力,0.37的主管初始应力比可使节点受压承载力下降16%;焊接温度场具有局部高温和快速衰减的特征,其局部瞬时升温最高可达1808℃,并在约3.1 cm×1.7 cm的椭圆形范围内衰减至600℃,钢材的局部软化效应不明显;负载不影响焊接温度场,焊接及冷却过程中的热胀冷缩则会影响节点的应变分布和残余变形;负载及焊接高温均未改变节点的破坏模式。基于试验结果,考察了现有规范负载折减系数对于负载下焊接加固钢管节点的适用性,结果表明,GB 51367—2014《钢结构加固设计标准》中规定的负载承载力折减系数偏于安全。