详情

原文传递某滚装船薄板结构变形研究

论文题名：	某滚装船薄板结构变形研究
关键词：	滚装船;薄板结构;焊接变形;数值模拟;热力学分析
摘要：	薄板具有重量轻、易加工、易成型和连接方便等诸多优点，能够满足节约材料、减轻自重、降低燃料消耗的要求，在现代造船工艺中的应用日益广泛，汽车滚装船、舰艇、船舶的上层建筑等大量使用了薄板结构。但薄板结构稳性差、易变形的特点给船舶建造过程带来了诸多问题，不仅影响船舶外观尺寸、降低建造精度，而且减小结构局部强度和稳定性，存在安全隐患。船舶薄板变形分为焊接变形和非焊接变形两种形式，焊接变形问题影响因素众多较难控制，非焊接变形主要在薄板结构吊运、翻身过程产生。　　焊接顺序是影响焊接变形的关键因素之一，对于焊接顺序的选择，大部分船厂主要根据经验，缺乏必要理论指导。本文以在建汽车滚装船的两个薄板构件作为研究对象，利用数值模拟方法研究不同焊接顺序下角焊缝和对接焊缝的变形情况。根据两构件在实际焊接时常用的焊接顺序，为每个模型设定了四个焊接顺序，利用ANSYS软件建立有限元模型并使用APDL编写热源加载命令流来模拟不同顺序下的焊接过程。在模拟焊缝的生成过程时使用生死单元法模拟焊缝，分析前先将焊缝单元杀死，焊接过程中随着热源的移动逐渐激活焊缝单元。先对有限元模型进行热力学分析得出每个加载时刻以及冷却后的温度场，然后再进行结构分析，使用APDL编写热载荷读取命令流，读取每个热源加载时刻焊件上温度载荷，进行结构分析，得出每个热源加载时刻和冷却后的应力场、合位移场，根据计算结果可以直观地观察到薄板结构在不同焊接顺序下的变形情况，从而辨别出最佳焊接顺序。　　论文分阶段论述了控制薄板结构焊接变形的措施，控制焊接变形的措施一般可以分：焊前措施、焊接过程中措施和焊接后的措施，每个建造阶段薄板结构变形的控制质量直接影响后续制造阶段，所以每个建造阶段都要制定控制焊接变形的工艺措施，并把变形量控制到精度范围内才能进入下一个建造流程。　　薄板结构的非焊接变形主要产生于吊运和翻身阶段。吊环规格、吊环数量以及安装位置三个因素对非焊接变形产生显著影响，对这三个影响因素进行优化并选择合适的吊运翻身方式以及薄板结构进行局部加强可有效控制非焊接变形大小。　　通过研究分析，文章确定了两个典型薄板构件的最佳焊接顺序，论述了非焊接变形的因素，介绍了控制薄板结构变形的工艺措施。
作者：	闫永思
专业：	船舶与海洋工程
导师：	袁红莉;曾宪诚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	集美大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文