Q345B 钢梁柱节点焊接残余应力模拟及试验验证

doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190044

华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2019, Vol. 47 ›› Issue (10): 114-123.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.190044

Q345B 钢梁柱节点焊接残余应力模拟及试验验证

李万润^{1， 2， 3} 张广隶² 刘宇飞² 方钊¹ 李爱群^{1， 4} 杜永峰^{2， 3}

1．东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室，江苏南京 210096; 2．兰州理工大学防震减灾研究所，甘肃兰州 730050; 3．兰州理工大学土木工程减震隔震技术研发甘肃省国际科技合作基地，甘肃兰州 730050; 4．北京建筑大学北京未来城市设计高精尖创新中心，北京 100044

收稿日期:2019-01-20 修回日期:2019-04-18 出版日期:2019-10-25 发布日期:2019-09-01
通信作者: 李万润( 1985-) ，男，博士，副教授，主要从事钢结构疲劳及结构健康监测研究 E-mail:ce_wrli@lut.cn
作者简介:李万润( 1985-) ，男，博士，副教授，主要从事钢结构疲劳及结构健康监测研究
基金资助:
国家自然科学基金资助项目( 51438002) ;中国博士后科学基金资助项目( 2015M571641) ; 混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室开放基金资助项目( CPCSME2014-03) ;甘肃省建设厅科技攻关项目( JK2015-38)

Welding Residual Stress Simulation and Experimental Verification in Beamto-Column Joints of Q345B Steel

LI Wanrun^{1， 2， 3} ZHANG Guangli² LIU Yufei² FANG Zhao¹ LI Aiqun^{1， 4} DU Yongfeng^{2， 3}

1． Key Laboratory of C＆PC Structures of Ministry of Education，South East University，Nanjing 210096，Jiangsu，China; 2． Institute of Earthquake Protection and Disaster Mitigation，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，Gansu，China; 3． International Research Base of Seismic Mitigation and Isolation of Gansu Province，Lanzhou University of Technology， Lanzhou 730050，Gansu，China; 4． Beijing Advanced Innovation Center for Future Urban Design，Beijing University of Civil Engineering and Architecture，Beijing 100044，China

Received:2019-01-20 Revised:2019-04-18 Online:2019-10-25 Published:2019-09-01
Contact: 李万润( 1985-) ，男，博士，副教授，主要从事钢结构疲劳及结构健康监测研究 E-mail:ce_wrli@lut.cn
About author:李万润( 1985-) ，男，博士，副教授，主要从事钢结构疲劳及结构健康监测研究
Supported by:
Supported by the National Natural Science Fund of China( 51438002) and China Postdoctoral Science Foundation( 2015M571641)

摘要/Abstract

摘要： 为研究梁柱节点焊接残余应力的分布规律，对梁柱节点焊接残余应力进行了数值模拟，并进行了试验验证．首先，建立梁柱节点焊接全过程随机热力学模型，分析梁柱节点的焊接温度场;其次，通过间接热力耦合分析法分析梁柱节点焊接残余应力分布;最后，通过制作梁柱焊接节点，利用盲孔法测得梁柱节点焊接残余应力，并与模拟结果对比分析．分析结果表明:上、下翼缘焊缝由于距离较远以及工艺孔的存在，焊缝之间的相互影响很小，两者的焊接残余应力基本一致;腹板焊缝之间由于距离很近，焊接时的相互影响较大，两道焊缝残余应力分布不一致;在梁柱节点焊缝焊趾区域，梁上、下翼缘焊缝残余应力分布基本一致，等效残余应力呈 V 型分布，横向、纵向、法向焊接残余应力都基本呈 M 型分布，因腹板两道焊缝焊接时产生相互影响导致梁腹板两道焊缝应力分布差别明显．

关键词: 钢结构, 梁柱节点, 焊接温度场, 焊缝, 焊接残余应力, 热力学模型, 盲孔法

Abstract: The welding residual stress of beamto-column joints was simulated by finite element software in order to study the distribution of welding residual stress in beamto-column joints，and the experimental verification was carried out． Firstly，a stochastic thermodynamic model for the whole welding process of beamto-column joints was established to analyze the welding temperature field of beamto-column joints． Secondly，the distribution of welding residual stress of beamto-column joints was analyzed by indirect thermalstructural coupled analysis． Finally，the welding residual stress of beamto-column joints was measured by the blind hole method and compared with the simulation． The results show that due to the far distance between the upper and lower flange welds and the existence of process holes， the interaction between the welds is very small，and the welding residual stresses of the two welds are basically the same; owing to the close distance between the web welds and the great interaction between the two welds， the distribution of the residual stresses of the two welds is inconsistent; in the weld toe area of beamto-column joints， the distribution of residual stresses in the upper and lower flanges of beams is basically the same， the equivalent residual stresses are“V”type distribution， the horizontal， longitudinal and normal residual stresses are basically“M”type distribution，while the stress distributions of the two welds in the web of beams are obviously different，and the reason is that the two welds of web have mutual influence during welding．

Key words: steel structure, beamto-column joint, welding temperature field, weld, welding residual stress, thermodynamic model, blind hole method

中图分类号:

TU391

李万润张广隶刘宇飞方钊李爱群杜永峰. Q345B 钢梁柱节点焊接残余应力模拟及试验验证[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2019, 47(10): 114-123.

LI Wanrun ZHANG Guangli LIU Yufei FANG Zhao LI Aiqun DU Yongfeng. Welding Residual Stress Simulation and Experimental Verification in Beamto-Column Joints of Q345B Steel[J]. Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition), 2019, 47(10): 114-123.

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Welding Residual Stress Simulation and Experimental Verification in Beamto-Column Joints of Q345B Steel

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