轴力作用下管节点主支管焊缝区域应力集中系数的探究

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普通焊接相贯节点焊缝处存在焊接残余应力,在焊接部位受到荷载作用特别是循环荷载作用下容易产生疲劳,进而发生破坏。本文首先建立焊接钢管节点的几何模型,并用FORTRAN程序语言编写了T、Y和K形管节点的有限元网格,用分区法建立基于AWS规定尺寸焊缝的有限元模型和实际焊缝的有限元模型,然后对焊接T、Y和K形管节点进行了应力集中系数的测试,同时运用有限元分析软件ABAQUS对其节点应力分布进行了数值模拟分析。研究内容包括以下四点:  (1)分别对4个T型圆管节点,5个Y型圆管节点和3个K型圆管节点进行了支管承受循环轴力作用下的应力集中系数的测试,通过改变主支管的尺寸变化,以及主管和支管之间的焊接角度变化,揭示不同参数变化对于三种节点焊接处的应力集中系数的影响。  (2)采用有限元软件ABAQUS建立了焊接管节点的数值分析模型。然后,将有限元模型和本文的实验结果进行对比,部分采用AWS规定尺寸焊缝模型得到的节点焊缝周围应力集中系数分布与实验测试结果吻合较好。  (3)T3、T4节点有限元模型和试验测试结果相差较大,采用实际焊缝模型研究焊缝周围应力分布情况,有限元模型和本文的实验结果进行对比,采用实际焊缝模型得到的节点焊缝周围应力集中系数分布与实验测试结果吻合较好。  (4)最后对三种管节点在支管受到轴压力作用下焊接处的应力集中系数进行了参数分析。
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