半潜式海洋平台建造精度控制研究

论文摘要

21世纪是海洋的世纪，海洋石油开发将迎来高速发展期，在这种形势下对海洋平台的需求会逐渐增大，为海洋平台的发展带来机遇。为了使我国海洋平台制造业能够得到长足稳定的发展，并在国际海洋平台建造中占有一定的市场份额，急需建立完善的精度控制体系。本文的主要工作是在船舶建造精度控制技术的基础上，研究适用于半潜式海洋平台的建造精度控制理论及应用。精度控制的核心是补偿量的加放，为寻求一种简单而正确的精度补偿办法，实际生产过程中一般以考虑对工件变形影响较大的焊接收缩变形为主。考虑到海洋平台结构分段较大，在预测焊接变形时，本文采用固有应变等效载荷法，并通过编写的节点加载程序来实现载荷的自动加载和计算分析。本文的具体工作如下：1．通过深入船厂调研，了解实际生产过程，学习船厂工作人员在预测焊接变形、补偿量加放方面的一些经验方法及整个平台建造精度控制的流程，为后续的研究工作打下基础；2．通过编写热源移动程序，来模拟实际建造过程中常出现的平板堆焊和角接焊这两种焊接形式的三维瞬态热传导分析，得到焊接过程中温度场随时间变化的规律；通过单位载荷法计算结构约束度，并得到其沿焊缝分布的规律；3．根据焊接过程的最高温度和约束度计算固有应变的分布并积分得到等效载荷的分布，编写节点加载程序，实现自动加载计算，得出结构分段的焊接变形，为补偿量的预报提供依据；4．将船厂提供的数据与计算结果对比分析，分析误差产生的原因，并提出减小焊接变形的措施方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 半潜式海洋平台建造精度控制技术研究
• 2.1 半潜式海洋平台的结构及建造特点
• 2.1.1 半潜式海洋平台的结构特点
• 2.1.2 半潜式海洋平台的建造要求
• 2.2 半潜式平台精度控制的内容及关键问题
• 2.2.1 半潜式平台精度控制的内容
• 2.2.2 半潜平台建造精度控制技术研究的关键问题
• 2.3 精度控制设计原则
• 2.3.1 定位设计
• 2.3.2 余量和补偿量设计
• 2.3.3 构件内部收缩补偿量规定
• 2.4 测量项目、测量工具和测量方法
• 2.5 船厂焊接变形计算经验公式
• 2.6 本章小结
• 第3章 焊接过程中的热传导分析
• 3.1 概述
• 3.2 热源的热功率
• 3.3 热传播定律
• 3.3.1 热传导定律
• 3.3.2 对流传热定律
• 3.3.3 辐射传热定律
• 3.3.4 热传导微分方程
• 3.4 简化的热分析传导模型
• 3.4.1 模型的基本特征
• 3.4.2 热源仿真
• 3.5 相变潜热
• 3.6 分析模型仿真
• 3.6.1 平板堆焊温度场分布算例分析
• 3.6.2 角接焊温度场分布算例分析
• 3.7 焊接温度场的误差
• 3.8 本章小结
• 第4章 焊件的约束强度分析
• 4.1 概述
• 4.2 焊接构件的约束度
• 4.2.1 平板堆焊
• 4.2.2 角接焊
• 4.3 约束度计算方法
• 4.3.1 结构刚度计算
• 4.3.2 约束度计算
• 4.3.3 温度对约束度的影响
• 4.4 分段结构的约束度
• 4.4.1 分段结构模型
• 4.4.2 分段纵桁约束度
• 4.4.3 肋板的约束度
• 4.5 本章小结
• 第5章 焊接变形数值模拟结果分析
• 5.1 焊接固有应变分析模型
• 5.1.1 固有应变的成因
• 5.1.2 温度变化对固有应变的影响
• 5.1.3 考虑材料常数非线性变化的热弹-塑性分析模型
• 5.2 结构分段的等效载荷计算
• 5.2.1 等效载荷的计算方法
• 5.2.2 结构分段的等效载荷
• 5.3 结构分段模型加载及变形分析
• 5.4 变形结果与船厂实际测量结果的比较
• 5.5 下船体补偿量加放计算
• 5.6 控制焊接变形的方法
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附件