【技术实现步骤摘要】
用于钢桥面板的多点分布式热源焊接残余应力调控方法
[0001]本专利技术属于焊接残余应力热处理
,具体涉及一种用于钢桥面板的多点分布式热源焊接残余应力调控方法,适合有针对性调节钢桥面板焊缝不同位置处残余应力。
技术介绍
[0002]近些年,我国已建成多座大跨径钢结构桥梁,正交异性钢桥面板因其独特的优势成为结构新颖、经济环保、现代桥梁合理的选择,已成功应用到大跨度斜拉桥和悬索桥中,构成其钢箱梁主要承力构件,成为钢箱梁不可替代的一部分。但是正交异性钢桥面板其纵肋与顶板、横隔板与顶板、纵肋与横隔板迅速焊接连接,焊接过程中,焊接区母材被焊接热源急速加热熔化产生不均匀压缩塑性变形,从而引起残余应力。焊接残余应力的存在影响桥梁的安全性和耐久性。为了可以尽可能使焊接残余应力释放、减弱、规避或消除,我们需要根据钢桥面板在各焊缝处不同位置残余应力的空间分布状态,然后有针对性的对拉应力区域施加局部火焰加热,加热区材料随着温度提升降低材料的屈服强度,残余应力得到释放,从而减少或者均匀残余拉应力,以保证正交异性钢桥面板刚度、强度、稳定性及疲劳寿命得到改善。
[0003]目前为了改善焊接接头的疲劳性能,提出了各种工艺处理方法:退火、局部加热法、TIG焊重熔法、激光熔覆、过载法、喷丸法、锤击法、打磨法等。国内外的专家学者对局部热处理技术进行了广泛的研究,采用局部加热源包括火焰、电加热以及感应加热等方式。多点分布式热源焊接残余应力调控方法是采用局部加热法,通过使用局部加热源为多组带移动行走机构的氧乙炔火焰,可以大面积高效率的对所需要 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于钢桥面板的多点分布式热源焊接残余应力调控方法,其特征在于,包括以下步骤:step1:进行钢桥面板表面预处理,清除钢桥面板表面残留氧化物和表面油脂及污染物,保证待粘贴表面的平整度,并收集钢桥面板焊接参数;step2:根据收集到的钢桥面板焊接参数,建立钢桥面板三维热弹塑性有限元模型,再根据分析结果进行焊接温度场模拟,并将得出的理论加热温度数据通过WiFi网络传输给智能数据处理中心;step3:通过焊接应力场模拟,初步确定钢桥面板焊接残余应力分布特征,得出距离焊缝不同区域的焊接残余应力变化情况,划定不同的热源调控区域并做好标识;step4:进一步细化热源调控区,结合数值模拟确定主加热区及副加热区,主加热区位于靠近焊缝区域0.6t~1.2t处,t为母材厚度,副加热区位于远离焊缝区域2t~4t处,主、副加热区范围根据实际情况进行调整;step5:使用氧乙炔火焰对主加热区、副加热区进行加热处理,同时使用红外线测温仪对以上测温点进行实时测温处理,得到实时温度数据;step6:智能数据处理中心对step2的理论加热温度与step5的实时温度数据进行对比,分析结果是否在规定误差范围内。step7:完成一轮热源调控之后,对钢桥面板主、副加热区进行保温处理,确保调控区温度缓慢降低;step8:采用X射线衍射仪对调控后关键部位的剩余残余应力进行检测,评估是否达到调控要求,如未达到,则更新热源调控参数,返回至step3开始新一轮热源调控。2.如权利要求1所述的用于钢桥面板的多点分布式热源焊接残余应力调控方法,其特征在于,step2中的温度场属于标准的三维非线性非稳态的热传导,焊接过程三维热传导控制方程为:其中,ρ为材料密度(kg*m
‑3);c为材料比热容(j/(kg*k));λ为材料热传导率(W/(m*k));t为传热时间(s);T为温度场分布函数;为求解区域中的内热源强度(W/m3);式中的ρ、c、λ均为温度T的函数。3.如权利要求1所述的用于钢桥面板的多点分布式热源焊接残余应力调控方法,其特征在于,在对step2中的温度场数值模拟中,采取如下公式计算,若将空间域Ω离散为有限个单元体,则某一单元的温度T可以近似通过节点温度T
i
插值得到,即:T=NT
e
;式中,N为插值函数,即形函数;T
e
是依赖于时间的节点温度向量;T为节点温度向量;K是热传导矩阵;C是热容矩阵;P是温度载荷列向量;K、C、P均为与温度有关的变量。4.如权利要求1所述的用于钢桥面板的多点分布式热源焊接残余应力调控方法,其特征在于,step3中的焊接应力场模拟,采取如下式子进行计算:dε=dε
e
+dε
p
+dε
T
dσ=Ddε
‑
CdT...
【专利技术属性】
技术研发人员:田亮,徐正,邢守航,赵雪敏,孟俊良,张诚至,刘磊,司志远,王宇宁,
申请(专利权)人:天津城建大学,
类型:发明
国别省市:
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