1、隨著鋼結構技術的發(fā)展，厚鋼板和特厚鋼板在橋梁及其它大型結構工程中的應用越來越廣泛。雖然厚鋼板構件的剛度大，但焊接中極易產生殘余應力集中，有時達到屈服強度，影響結構的使用性能。本研究以重慶江津觀音巖長江大橋的1:1模型焊接試驗為課題背景，利用有限元軟件ANSYS對焊接殘余應力模擬分析。 焊接過程中施加的局部的依從于時間的集中熱輸入，使焊接部位形成熔化區(qū)，這正是引起焊接殘余應力和焊接變形的根源。因金屬材料中熱傳播速度很快，焊接時以高

2、度集中的熱源導致焊接的溫度場也是非常不均勻和不穩(wěn)定。利用能量守恒原理導出溫度場的微積分傳導公式，根據(jù)焊接過程的限制和約束確定微分方程的邊值條件，再利用變分原理導出溫度場有限元的一般公式。 焊縫焊趾處出現(xiàn)集中應力，其值有的達到焊縫的屈服強度，因此在本構分析過程中材料塑性變形采用隨動強化理論硬化模型，用簡化的Bauschinger效應近似分析。焊接的溫度場是隨時間變化的，焊接殘余應力也隨溫度同步變化，即由溫度場引起的焊接殘余應力屬于

3、非保守力系。然而焊縫在塑性區(qū)的變形不僅取決于其最終狀態(tài)的受力，而且和加載路徑有關(即焊接多道焊的順序和焊縫的變形路徑)有關，因此在彈塑性理論本構分析中只有按增量方法建立起來的理論才能追蹤整個加載路徑。分析熱與結構的耦合作用時將溫度場作為慣性荷載，根據(jù)熱彈塑性動力學方法分析不穩(wěn)定溫度場。 本研究的模擬對象為厚度80mm的特厚焊接鋼板焊接，焊接方式為X型坡口對接焊，研究的材料是Q370QE。文中應用ANSYS軟件對焊接模型進行有限元

4、建模，按照焊接工藝順序，通過單元形心坐標比較提取焊縫處單元，利用ANSYS單元生死技術模擬焊縫的動態(tài)填充，此分析具有的模型規(guī)模大、加載時間長和非線性求解等特點，因此采用熱與結構間接耦合方式分析，即先進行熱分析，再將其單元轉換成結構單元，把熱作為結構荷載加入結構分析中完成熱與結構的耦合分析。 利用ANSYS的后處理器功能繪制了焊接過程中的殘余應力圖，經分析得出焊接殘余應力仿真結果與觀音巖長江大橋的焊接試驗結果相吻合，驗證模擬分析的