船體典型構(gòu)件焊接工藝仿真及分段裝焊變形預(yù)測(cè)研究.pdf

1、焊接是船舶建造的主要加工手段，焊接水平的高低在很大程度上決定了船舶的建造質(zhì)量和效率。傳統(tǒng)的船體焊接工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中主要依靠大量的焊接試驗(yàn)和焊接工人的經(jīng)驗(yàn)，不僅設(shè)計(jì)效率低、成本高，而且對(duì)焊接參數(shù)與焊接性能之間的影響關(guān)系也很難掌握。同時(shí)，在船體分段裝焊過(guò)程中，焊接變形的存在不僅造成了分段結(jié)構(gòu)尺寸精度下降和承載能力降低，而且在工作荷載作用下引起的附加彎矩和應(yīng)力集中現(xiàn)象也是船舶結(jié)構(gòu)早期失效的主要原因，因此，對(duì)焊接變形的預(yù)測(cè)及控制已成為船舶生產(chǎn)中迫

2、切需要解決的重要課題。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出小構(gòu)件的熱彈塑性法和大分段的固有應(yīng)變法，以熱彈塑性有限元法為基礎(chǔ)對(duì)船體典型構(gòu)件的焊接工藝過(guò)程進(jìn)行仿真分析，結(jié)合固有應(yīng)變理論對(duì)大型船體分段裝焊變形進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)研究，并通過(guò)焊接試驗(yàn)驗(yàn)證仿真結(jié)果的可靠性，為實(shí)際船體焊接工藝的設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。論文主要研究工作如下：
　　（1）針對(duì)傳統(tǒng)焊接工藝制定過(guò)程需要大量試驗(yàn)以及成本高等問(wèn)題，提出基于熱彈塑性有限元法的船體典型構(gòu)件焊接工藝數(shù)值仿真研究。分析船

3、體典型構(gòu)件多層多道焊接的溫度場(chǎng)、變形和應(yīng)力場(chǎng)的變化規(guī)律，設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬相同焊接工藝的焊接試驗(yàn)，分別從焊后變形和殘余應(yīng)力兩方面驗(yàn)證仿真結(jié)果的可靠性。
　?。?）針對(duì)目前焊接工藝參數(shù)缺乏有效的優(yōu)化手段等問(wèn)題，提出單因素控制法的船體典型構(gòu)件焊接工藝優(yōu)化。在對(duì)船舶焊接工藝深入分析的基礎(chǔ)上，基于熱彈塑性有限元法對(duì)船體典型構(gòu)件的焊接工藝過(guò)程進(jìn)行仿真優(yōu)化計(jì)算，得到焊接速度、焊接電流和焊接順序?qū)附訙囟葓?chǎng)、變形和應(yīng)力場(chǎng)的影響關(guān)系，為建立焊接工藝參