钢结构立柱焊接过程的有限元仿真开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1 选题的目的和意义

焊接是一个局部快速加热到高温,并随后快速冷却的过程。焊接过程中的物理现象包括焊接时的电磁、传热、金属的熔化和凝固、冷却时的相变、焊接应力和变形等,要得到一个高质量的焊接结构必须要控制所有这些因素。近年来,高层建筑如雨后春笋,其中以钢结构和钢-混凝土为主要形式。在高层钢结构建筑中,箱型柱以其较好的受力特性而被广泛应用[1],例如1972年和1973年相继建成的美国世贸大楼[2],就是以截面尺寸不同的钢箱柱为主要受力构件,而钢箱柱主要由焊接工艺制作而成。在实际操作中[3],人们一般凭借经验或者是通过一系列的实验来获得可靠而经济的焊接结构。然而,大型的焊接结构如果只依靠实验方法积累数据不仅要花费大量的时间和经费,而且任何尝试的失败,都将造成重大的经济损失。随着计算机技术的不断发展,有限元方法开始应用于焊接领域,ansys等各种商业软件也层出不穷。在大型工程中,很多焊接试验开销太大或者根本无法进行,利用有限元方法模拟焊接过程,可以避免进行实验,从而大大降低成本。同时,模拟焊接过程可以保证最终焊接结构质量的可靠性,为建筑安全提供了保障。

1.2 国内外关于该论题的研究现状

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

本项目主要完成的内容是根据高层建筑钢结构立柱的焊接过程特点,利用ansys软件实现对钢结构立柱焊接过程的有限元仿真,研究焊接中残余应力和变形,并分析焊接工艺对残余应力和分布的影响。

2.2 技术方案

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-5周:熟悉焊接过程数值模拟的相关理论。

第6-8周:学习并掌握ansys软件。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 赵建生. 高层钢结构箱形柱的制作[j]. 钢结构, 2005,20(2):60-62.

[2] 许清风, 张晋. 世界贸易中心倒塌原因浅析[j]. 钢结构, 2002, 17(3):55-56.

[3] 胥国祥, 杜宝帅, 董再胜, et al. 厚板多层多道焊温度场的有限元分析[j]. 焊接学报, 2013, 34(5).

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