[發(fā)明專(zhuān)利]一種橋梁鋼十字接頭焊接順序確定方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011135280.9
• 申請(qǐng)日: 2020-10-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112257155A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁武華;馬雪鶴
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/13
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/13;G06F30/23;G06F119/14;G06F119/08
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 謝浪

本發(fā)明公開(kāi)了一種橋梁鋼十字接頭焊接順序確定方法，包括如下步驟：根據(jù)十字接頭試樣的幾何形狀，建立焊接試樣的三維幾何模型，利用焊接有限元分析軟件定義材料熱力性能參數(shù)及網(wǎng)格劃分，在軟件的工藝向?qū)е性O(shè)置焊接速度和焊接熱輸入?yún)?shù)，生成計(jì)算文件；進(jìn)行橋梁鋼十字接頭各種焊接順序下的殘余應(yīng)力模擬；分析各種焊接順序下試樣應(yīng)力場(chǎng)分布，并依據(jù)應(yīng)力場(chǎng)分析結(jié)果，將焊接殘余應(yīng)力最低的焊接順序確定為橋梁鋼十字接頭實(shí)際焊接順序。本發(fā)明利用有限元分析軟件分別對(duì)各種焊接順序下的焊接應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行有效分析，并依據(jù)應(yīng)力場(chǎng)分析結(jié)果，將焊接殘余應(yīng)力最低的焊接順序確定為最優(yōu)焊接順序，指導(dǎo)實(shí)際橋梁鋼十字接頭焊接。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橋梁鋼焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種橋梁鋼十字接頭焊接順序確定方法。

背景技術(shù)

鋼橋具有施工速度快、跨越能力強(qiáng)、環(huán)保、維修便利等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)鐵路橋梁建設(shè)中占有舉足輕重的地位。鐵路鋼橋由于經(jīng)常受到不同車(chē)輛通過(guò)的影響，對(duì)鋼材的韌性和強(qiáng)度提出了很高的要求。

鋼桁梁的特點(diǎn)是外觀造型較為簡(jiǎn)潔，結(jié)構(gòu)可靠性高，其特點(diǎn)是具有十字型桁架等結(jié)構(gòu)，十字焊接結(jié)構(gòu)的三維殘余應(yīng)力分析是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，是橋梁施工中的一個(gè)難題。焊接殘余應(yīng)力會(huì)降低結(jié)構(gòu)的局部強(qiáng)度和穩(wěn)定性，拉伸殘余應(yīng)力的存在增加了橋梁鋼焊縫對(duì)疲勞損傷、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和斷裂的敏感性，因此，控制焊接殘余應(yīng)力的大小，對(duì)降低全橋焊接成本，提高橋梁使用壽命及使用安全性具有重要意義。

選擇合理的焊接順序是減少焊接殘余應(yīng)力的有效方法，以往工廠對(duì)十字接頭進(jìn)行焊接時(shí)，由于埋弧焊焊槍位置固定，試樣較大不容易搬動(dòng)，所以一般采用就近原則進(jìn)行焊接，當(dāng)焊接一道焊縫之后，在其最近的焊縫位置進(jìn)行下一道焊接，當(dāng)焊接十字接頭時(shí)，第一道一般在橫板的上表面進(jìn)行焊接，第二道在同一塊橫板下表面或另一塊相鄰橫板上表面進(jìn)行焊接，然后繼續(xù)在相鄰焊縫處焊接，實(shí)測(cè)的這種焊接方法在焊縫處表面殘余應(yīng)力超過(guò)200MPa，采用這種焊接方法進(jìn)行焊接，焊接后的殘余應(yīng)力得不到有效控制，不同焊接順序下殘余應(yīng)力的大小和分布差異也較大，當(dāng)某種焊接順序產(chǎn)生的殘余應(yīng)力過(guò)大時(shí)，常導(dǎo)致在焊縫處出現(xiàn)焊接裂紋。

綜上，有必要對(duì)現(xiàn)有的橋梁鋼十字接頭焊接方法進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種橋梁鋼十字接頭焊接順序確定方法，采用數(shù)值分析方法，基于對(duì)十字接頭不同焊接順序下應(yīng)力場(chǎng)的分析，得到合理的焊接順序。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)采用如下技術(shù)方案：

一種橋梁鋼十字接頭焊接順序確定方法，包括如下步驟：

步驟一：根據(jù)十字接頭試樣的幾何形狀，建立焊接試樣的三維幾何模型，利用焊接有限元分析軟件定義材料熱力性能參數(shù)及網(wǎng)格劃分，在軟件的工藝向?qū)е性O(shè)置焊接速度和焊接熱輸入?yún)?shù)，生成計(jì)算文件；

步驟二：進(jìn)行橋梁鋼十字接頭各種焊接順序下的殘余應(yīng)力模擬；

步驟三：分析各種焊接順序下試樣應(yīng)力場(chǎng)分布，并依據(jù)應(yīng)力場(chǎng)分析結(jié)果，將焊接殘余應(yīng)力最低的焊接順序確定為橋梁鋼十字接頭實(shí)際焊接順序。

具體的，建立與實(shí)驗(yàn)試樣尺寸一致的十字接頭幾何模型，在網(wǎng)格劃分中，先對(duì)整個(gè)模型采用全局撒點(diǎn)的方式，再將模型以焊縫為中心由密到疏設(shè)置，在焊接區(qū)域使用細(xì)網(wǎng)格。

具體的，在焊接區(qū)域網(wǎng)格尺寸為6mm×0.2mm×0.2mm，遠(yuǎn)離焊接區(qū)域網(wǎng)格尺寸為6mm×10mm×1mm。

具體的，材料熱力性能參數(shù)包括熱導(dǎo)率、比熱、密度、彈性模量、屈服強(qiáng)度和熱膨脹系數(shù)。

具體的，在進(jìn)行焊接模擬時(shí)，考慮橋梁鋼的熱力性能參數(shù)隨溫度的變化。

具體的，所述橋梁鋼采用Q370qE橋梁鋼。