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1、 ANSYS论文：板单元焊接变形的数值模拟与控制研究【中文摘要】钢箱梁结构具有自身质量轻、结构简单、承载能力大的特点,目前广泛应用于大型斜拉桥和各类高架桥梁。正交异性板单元是组成钢箱梁的主要构件,这种板单元结构由面(顶、底)板、纵向U肋和横隔板组成,一般横隔板在桥面钢箱梁制造或现场安装时进行组装焊接,而在生产车间组装的的通常是焊接有U型肋的板单元结构。目前常见的板单元结构上焊接三到五个加劲U形纵肋,在焊接U型纵肋时,板单元主要发生四种形式的焊接变形,即纵向收缩变形、横向收缩变形、纵向面外弯曲变形和角变形。板单元制造过程中产生的这些焊接变形对其性能、尺寸精度和稳定性产生不良的影响,对钢箱梁拼装生
2、产也是不利的,由于建造桥梁时板单元数量多,制造工作量大,一旦没有得到有效控制,将损失巨大。本文在前人研究的基础上,运用大型通用的有限元分析软件ANSYS,对焊接过程产生的温度场、应力场以及焊后的残余应力和变形进行了三维实时动态模拟的研究,并针对典型顶板单元上焊接U肋的问题进行实例计算。在模拟计算时,利用ANSYS软件的热结构耦合功能,采用间接法,先计算焊接温度场,再以温度场的计算结果作为结构分析的载荷进行焊接应力和应变的计算,运用生死单元方法得出了不同时刻的温度分布.【英文摘要】Steel box girder structure is used widely in large cable-s
3、tayed bridge and various elevated bridge because of its own quality light, simple structure, the characteristics of large carrying capacity. Orthotropic plate unit is the main component of steel box girder, it consists of steel plate(top、bottom)、U-rib and diaphragm plate. The diaphragm plate general
4、ly is assembled and welded while steel box girder bridge deck manufacturing or installing on-site, and the plate unit that welded U-rib is assembled in th.【关键词】ANSYS 板单元 焊接变形 数值模拟 变形控制【英文关键词】ANSYS Plate unit Welding deformation Numerical Simulation Deformation control【目录】板单元焊接变形的数值模拟与控制研究摘要4-5Abstra
5、ct5-6第1章 绪论9-161.1 选题的背景9-111.2 焊接数值模拟技术的发展及现状11-151.2.1 焊接热分析研究现状11-121.2.2 焊接应力和变形数值模拟12-131.2.3 数值模拟存在的问题和研究发展方向13-151.3 本文研究的内容和意义15-16第2章 基于ANSYS的焊接热过程有限元分析16-292.1 有限元法和ANSYS软件16-182.1.1 有限元法16-172.1.2 ANSYS软件17-182.2 焊接过程的有限元相关理论18-222.2.1 焊接温度场相关理论18-192.2.2 焊接应力应变场的相关理论19-222.3 基于ANSYS的焊接热过
6、程数值模拟22-292.3.1 ANSYS的热分析概述22-242.3.2 焊接温度场的模拟24-262.3.3 焊接应力场的模拟计算26-29第3章 板单元焊接温度场、应力场及焊接变形场的数值计算29-533.1 模型假设333.2 温度场的计算33-423.2.1 建立有限元模型的建立33-363.2.2 加载计算36-373.2.3 温度场计算结果及分析37-423.3 应力场及变形场的模拟计算42-523.3.1 建立有限元模型423.3.2 加载计算423.3.3 应力场计算结果及分析42-493.3.4 焊接变形场的计算结果及分析49-523.4 本章小结52-53第4章 板单元焊接变形的分析与控制措施53-654.1 板单元焊接变形的分析53-594.1.1 板单元焊接变形的种类53-544.1.2 板单元焊接变形产生的原因和影响因素54-564.1.3 板单元焊接变形数值模拟值与试验测量值的比较56-594.2 板单元焊接变形的控制59-654.2.1 焊接前的补偿控制59-624.2.2 焊接中的优化工艺控制624.2.3 焊接后的矫正控制62-65第5章 结论与展望65-675.1 本文结论655.2 研究展望65-67致谢67-68参考文献68-71在校期间发表论文及参与项目情况71