正交异性钢桥面板焊接过程的有限元仿真开题报告

全文总字数：4788字

1. 研究目的与意义（文献综述）

正交异性钢桥面板osd( orthotropic steel bridge deck)指的是在桥梁钢结构体系中在纵向和水平方向上具有不同的结构刚度，并由平面内相互交互的纵肋和水平横肋焊接于钢桥面板而形成的一个整体的桥面结构^[]。正交异性钢桥面板作为目前大、中跨径钢桥桥面板的一种重要结构形式, 由于其具有自重轻、极限承载力大、适用范围广、施工周期短和梁高低、造型美观等特点, 受到了各国桥梁设计者的青睐, 其应用已成为衡量一个国家钢桥设计和制造水平的标志^[]。中国已建和在建的大跨径钢桥也大都采用正交异性钢桥面板。

但是，正交异性钢桥面板的缺点也很明显。正交异性钢桥面板的疲劳问题十分严重^[]。由于正交异性钢桥面板构造比较复杂，并且承受着桥梁上部车辆等移动荷载的不断作用，易发生局部破坏^[]；同时大量的焊接产生了复杂的焊接残余应力，形成应力集中，会降低钢材屈服前的比例极限，从而降低正交异性钢桥面板寿命^[]。

焊接是一个涉及电弧物理、传质传热、冶金和力学的复杂过程。单纯采用理论方法, 很难准确解决生产实际问题, 而要得到一个高质量的焊接结构, 必须要控制这些因素。正交异性钢桥面板焊接过程也是如此。但近20年来, 随着计算机技术的飞速发展, 随着国内外研究者开始用计算机对焊接进行数值模拟研究, 以此来准确分析焊接中的一些现象，焊接数值模拟技术的发展使焊接技术有了突破性的发展^[]。与此同时，将数值模拟技术用于正交异性钢桥面板焊接的相关研究也越来越多。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

正交异性钢桥面板在实际生产使用过程中有重量轻、承载能力大、施工周期短等优点，在钢结构桥梁的建设中得到了广泛的应用。

本课题根据正交异性钢桥面板焊接过程的特点，利用anasys有限元仿真软件建立带u肋的正交异性钢桥面板有限元模型，通过瞬态分析功能对正交异性钢桥面板焊接过程的温度场和应力场进行模拟分析，并在此基础上改变焊接工艺参数，通过对比分析的方法，获得较为理想的焊接工艺参数。同时找到能够有效减少焊接残余应力，提高焊接质量的方法。

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。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]《中国公路学报》编辑部,中国桥梁工程学术研究综述·2014[j].中国公路学报,2014,27(05):1-96.

[2]王春生,冯亚成.正交异性钢桥面板的疲劳研究综述[j]. 钢结构, 2009, 24(09): 10-13 32.

[3]张清华, 卜一之, 李乔. 正交异性钢桥面板疲劳问题的研究进展[j]. 中国公路学报,2017,30(03):14-30 39.