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计及焊接残余应力的舰船典型结构声振特性研究
| 论文题名： | 计及焊接残余应力的舰船典型结构声振特性研究 |
| 关键词： | 舰船结构;焊接工艺;残余应力;声振特性 |
| 摘要： | 焊接技术在舰船建造中已经普遍应用，焊接过程中不均匀的加热和冷却使结构产生焊接残余应力，会影响结构的力学性能。国内外学者开展了残余应力对结构声振特性的影响规律研究，但并未直接分析焊接工艺参数对结构声振特性的影响。研究联合运用热弹塑性有限元法和声固耦合有限元法，提出了焊接工艺参数对结构声振特性影响的数值计算方法，通过该方法可以直接分析焊接工艺参数对结构声振特性的影响规律，研究结果表明残余应力对于结构声振特性具有重要影响，研究可降低焊接结构声振特性预报成本并提高预报精度，为低噪声焊接工艺制定提供指导。 主要的研究工作如下： （1）计及焊接残余应力的舰船典型结构声振特性数值方法及其实验验证。选择无应力平板与焊接平板为实验对象，开展模型设计与实验测量，获得平板的残余应力分布、振型和固有频率。通过残余应力和模态的数值仿真结果与实验测量结果对比，验证了数值方法的可靠性和有效性。 （2）舰船典型结构焊接残余应力数值仿真研究。针对舰船典型加筋板结构和环肋结构，选取焊接功率、焊接速度和焊接顺序3种工艺参数，设计多种焊接方案进行焊接残余应力仿真研究。分析不同焊接工艺参数的结构应力分布与幅值，结果表明焊接残余应力幅值受焊接工艺参数影响较小，分布范围受影响较大，焊缝处拉压应力与焊接工艺参数密切相关。 （3）计及焊接残余应力的舰船典型结构声振特性研究。研究建立了不同焊接工艺参数的舰船典型结构声振特性有限元模型，通过与无应力结构的声振计算结果对比，探讨了焊接工艺参数对结构声振特性影响规律。研究得到了结构固有频率，特征点加速度级响应，结构振速均方根级，水下区域特征点声压级与结构整体声功率级对比结果，分析了焊接功率、焊接速度和焊接顺序对结构振动和声学特性的影响规律。结果表明计及残余应力的加筋板低阶固有频率降低，且声振响应频谱曲线向低频方向移动，环肋结构受残余应力影响固有频率随阶数上升先减小后增加，声振响应频谱曲线在高频段差异明显。 |
| 作者： | 杜言 |
| 专业： | 力学 |
| 导师： | 吴卫国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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