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船体典型板架结构焊接变形规律研究
| 论文题名： | 船体典型板架结构焊接变形规律研究 |
| 关键词： | 船舶制造;船体板架结构;焊接变形;横向收缩量;有限元模拟 |
| 摘要： | 船舶建造过程中的焊接工艺是船舶制造业的关键技术之一，船体的建造质量、生产周期和生产成本在很大程度上受到焊接技术的影响。焊接变形是焊接过程中最常见的问题之一，它会使结构形状发生变化，进而导致结构尺寸精度下降和承载能力降低，其中焊接横向收缩量的出现会使结构尺寸变短，导致后续装配工作无法进行。为了解决这一问题，在焊接之前预留一定的补偿量是一种常用的方法。因此，对焊接横向收缩量变化规律的研究具有很重要的现实意义。本文选取了船舶建造过程中的典型板架结构为研究对象，运用热-弹塑性有限元的方法对焊接过程进行了数值模拟计算，分析了材料性能参数、焊接工艺参数、焊接顺序对焊接横向收缩量的影响。 首先，借助商用有限元软件MSC.MARC，运用了双椭球热源模型，采用了随温度变化的材料性能参数，对八筋板结构的焊接过程进行了数值模拟。研究了材料的三个热物理性能参量（热导率、比热容及密度）以及四个力学性能参量（屈服强度、弹性模量、泊松比、线膨胀系数）对焊接横向变形的影响规律。结果表明，随着热导率、比热容及密度的增大，焊接横向收缩量不断减小;随着屈服强度的增加横向收缩量有减小的趋势，随着泊松比、弹性模量、以及线膨胀系数的增加焊接横向收缩量有增大的趋势。 其次，用同样的模型研究了焊接工艺参数对焊接横向收缩量的影响规律。结果表明随着热源功率和线能量的增大，横向收缩量在不断增大;随着板厚度和焊接速度的增大焊接横向收缩量在不断减小。随着环境温度的升高，横向收缩量有增大的趋势。横向收缩量与线能量的线性关系较为明显。 最后，分别对五种典型结构（单筋板、双筋板、三筋板、四筋板、八筋板）的焊接过程，进行了有限元仿真计算，研究了焊接顺序对焊接横向收缩量的影响规律。结果显示:与双面角焊缝同时焊接的方案相比，两侧角焊缝先后焊接的方案可以减小横向收缩量8％左右。 |
| 作者： | 丰军华 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 刘玉君;李瑞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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