舷侧分段结构焊接变形计算方法研究

论文摘要

精确预测和控制焊接变形是当今世界造船工艺的重要要求,而控制焊接变形一直是焊接工艺上的一个难点。通过对结构焊接变形的预测,来改善焊接工艺,从而减小焊接变形。固有应变等效载荷法是近年来发展的预测焊接变形的重要方法。本文通过固有应变等效载荷法来预测船体焊接变形,然后与舷侧分段结构焊接实验所得的数据进行对比,找出变形规律,进一步提高预测精度。本文采用基于固有应变等效载荷法计算了4250集装箱舷侧分段的焊接变形,并与实验进行对比。具体工作如下:1.遵循分段焊接规范、结构形式,进行焊接温度场模拟,结合实验数据,通过两次单位载荷有限元分析,得出舷侧结构的约束度分布。2.根据固有应变产生原理,利用最高温度分布和约束度分布计算出固有应变的分布,然后积分得到等效载荷的分布。3.把所得到的等效载荷施加到有限元模型上,通过弹性有限元分析最终得出舷侧结构的焊接变形。4.设计实验报告,到船厂做舷侧分段实验,学习焊接工艺,记录常用焊接形式的焊接规范,测量平板对接焊、纵骨自动焊、气体保护焊等焊接工序后的结构焊接变形。5.把实验数据与有限元计算结果进行比较,找出焊接规律,分析误差原因,提出减小焊接变形的措施和控制变形的方法。通过对比,找出计算存在的问题,进一步提高预测精度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 预测焊接变形的研究方法
• 1.2.1 实验法
• 1.2.2 解析法
• 1.2.3 数值分析法
• 1.2.4 等效载荷法
• 1.3 焊接变形分类及影响焊接变形的因素
• 1.3.1 焊接变形的分类
• 1.3.2 焊接变形的成因及影响因素
• 1.4 本文所用的等效载荷方法综述
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 焊接温度场
• 2.1 概述
• 2.2 焊接温度场原理
• 2.2.1 焊接热源的热功率
• 2.2.2 热传播定律
• 2.3 热源模型
• 2.3.1 热源模型的特征
• 2.3.2 高斯函数分布的热源模型
• 2.3.3 半球状热源模型和椭球型热源模型
• 2.3.4 双椭球型热源模型
• 2.3.5 热源模型的选取
• 2.4 相变潜热
• 2.5 舷侧结构焊接温度场分析
• 2.5.1 焊接温度场模拟
• 2.5.2 平板角接焊有限元分析算例
• 2.6 本章小结
• 第3章 舷侧结构的约束度
• 3.1 概述
• 3.2 焊接构件的约束度
• 3.2.1 平板堆焊
• 3.2.2 角接焊
• 3.3 约束度计算方法
• 3.3.1 结构刚度计算
• 3.3.2 约束度计算
• 3.3.3 温度对约束度的影响
• 3.4 舷侧结构的约束度
• 3.4.1 模型简介
• 3.4.2 三甲板约束度
• 3.4.3 隔板约束度
• 3.5 本章小结
• 第4章 舷侧结构的等效载荷及焊接变形
• 4.1 概述
• 4.2 固有应力与固有应变
• 4.3 焊接固有应变分析模型
• 4.3.1 焊接固有应变的成因
• 4.3.2 考虑材料常数非线性的热弹-塑性分析模型
• 4.4 舷侧结构等效载荷
• 4.4.1 平板焊接固有应变的等效载荷
• 4.4.2 舷侧结构的等效载荷
• 4.5 预测焊接变形计算流程
• 4.6 舷侧结构模型加载及变形分析
• 4.7 本章小结
• 第5章 焊接实验及比较结果
• 5.1 概述
• 5.2 舷侧焊接实验
• 5.2.1 平板对接焊
• 5.2.2 纵骨自动焊
• 2气体保护焊'>5.2.3 隔板、甲板与内外壳CO₂气体保护焊
• 5.3 舷侧焊接实验测量位置及数据
• 5.3.1 纵骨自动焊测量位置及数据
• 2气体保护焊测量位置及数据'>5.3.2 CO₂气体保护焊测量位置及数据
• 5.4 计算与实验结果对比
• 5.5 减小变形和控制变形方法
• 5.6 本章小节
• 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