1.钢箱梁焊接节点残余应力与车致结构应力耦合计算方法,其特征在于,包括:S1:基于类Pelikan‑Esslinger法,建立焊接残余应力与车致结构应力耦合效应简化模型;
S2:基于典型顶板纵肋焊接细节残余应力分布模型,计算得到焊接引起的关键节点残余应力值;
S3:建立整体钢箱梁多尺度有限元模型,进行车载效应模拟,采用简化节点力结构应力法,计算得到车载引起的关键节点结构应力值;
S4:将S2和S3的计算结果代入S1所建立的简化模型,得到车载作用下焊缝附近关键节点真实耦合应力值;
所述S1建立焊接残余应力与车致结构应力耦合效应简化模型具体包括:
基于类Pelikan‑Esslinger法,将焊接产生的初始残余应力与外荷载引起的结构应力耦合作用等效为初等梁的弹塑性屈服分析过程;
在弹塑性阶段,焊趾截面横向耦合应力σx(y)和应变εx(y)可表示为:式(1)中,σrx(y)为沿顶板厚度方向的横向残余应力分布,σsx(y)为沿顶板厚度方向的横向结构应力分布,t为顶板厚度,y为所求应力距离中性轴的位置,y0为塑性区的长度,fy为材料屈服强度,ε1为材料屈服应变,E2为强化阶段弹性模量,εrx(y)为沿顶板厚度方向的横向残余应变分布,εsx(y)为沿顶板厚度方向的横向结构应变分布;
所述S3具体包括为:
S3.1:根据实际桥梁顶板纵肋焊接节点构造与尺寸,采用八节点六面体的solid70单元,其对应的结构单元为solid185单元,建立局部顶板纵肋节点有限元模型;
S3.2:根据实际桥梁设计图纸,采用shell63弹性壳单元建立整体钢箱梁模型,将步骤S3.1所建立局部顶板纵肋节点有限元模型嵌入整体钢箱梁模型之中,建立整体钢箱梁多尺度有限元模型;
S3.3:对步骤S3.2建立整体钢箱梁多尺度有限元模型进行两端简支约束,施加车辆荷载,采用简化节点力结构应力法,计算得到车载引起的关键节点结构应力值;
所述步骤S3.3基于简化节点力结构应力法,顶板纵肋节点焊趾截面车辆荷载作用下横向结构应力分布为:式(2)中,Fk,Mk分别为焊趾截面上第k组节点相对于截面中线的合力和合力矩,lk为第k个节点处沿焊缝方向的单元长度,t为顶板厚度。
2.如权利要求1所述的钢箱梁焊接节点残余应力与车致结构应力耦合计算方法,其特征在于:所述S2中具体包括采用焊接结构残余应力分析中的热‑结构耦合分析法,进行顶板纵肋焊接节点残余应力分析获得典型顶板纵肋焊接细节横向残余应力分布模型。
3.如权利要求2所述的钢箱梁焊接节点残余应力与车致结构应力耦合计算方法,其特征在于:所述步骤S3.2的整体钢箱梁多尺度有限元模型中壳‑实体单元连接方式为刚性连接。