铝法兰典型试件破坏形式

       铝法兰焊缝采用ER-4043型焊条，焊丝特征强度天为150 MPa，弹性模量E为52. 5 GPa，泊松比拜为0. 3。如图采用模型和SteinHardt建议定义铝合金构件本构关系;采用带屈服平台三折线等向强化模型模拟钢材本构关系;螺栓采用直接强化三折线等向强化模型。材性平均值取，强度准则采用屈服准则。

       有限元分析得到的荷载一位移曲线与试验结果对比如图所示，可以看出，二者吻合良好，峰值荷载误差值最大为5.9%。模拟曲线初始刚度均大于试验曲线，表现为模拟曲线在加载初期斜率均出现拐点，这可能主要还是由于模拟中边界条件和简化方法被理想化，模型未建立孔洞与螺杆的间隙，使得螺栓预紧力对节点轴向刚度提升效果增大。尽管限元模型对混合式铝法兰承载性能的预测仍是较为准确的。

       3种破坏模式下典型试件有限元应力云图。可以看出，FL1模型越靠近圆管内侧，螺杆应力越高;螺栓内外侧受力不均匀，承受轴向拉力的同时承受弯曲次应力，即铝法兰板对螺栓产生附加弯矩;螺杆靠近铝法兰板一端局部已经屈服，而与钢铝法兰板接触区域应力仍较小，这与试验结果基本一致。FL3模型由于铝法兰板较厚，铝合金圆管及铝合金加劲板横向焊缝及热影响区应力明显高于其他区域，最先发生了撕裂，这也与试验现象基本相符。FL4模型在轴向拉力的作用下，铝法兰板在加劲板处被拉开成锅盖状，而在螺栓区域外缘保持相互紧固，这与试验现象保持一致。综合来看，所建立有限元模型能够合理反应铝法兰节点破坏特征。

       铝法兰应变规律各级极限荷载作用下FLl试件Von Mises接触应力云图如图所示。25%极限荷载时，铝管几乎不受力，外荷载由螺栓预紧力和抗拉强度共同承担，螺杆内侧应力大于外侧，为轴向受拉状态。铝法兰板在螺栓孔附近应力较大，其他区域应力较小。50%一75%极限荷载时，螺栓在靠近铝法兰板一侧应力发展速度大于钢铝法兰板一侧，由受拉转为拉弯状态，开始进人屈服，铝合金加劲板端部出现应力集中现象，与铝管连接横向焊缝临近破坏应力，即将破坏。铝法兰板面中部区域应力发展最快，外缘应力发展最为缓慢。达到极限破坏荷载时，铝法兰板全截面屈服，铝合金加劲板与铝管横向连接焊缝发生断裂破坏。可见FL1模型在各级荷载作用下应变发展特点与试验基本一致。http://www.zblansheng.cn/