基于固有应变的船体总段船台合拢焊接变形预测研究

预测船体总段船台合拢的焊接变形,对于船体制造工艺设计和精度造船具有重要的意义。文章在掌握固有应变概念的基础上,利用上海交通大学和日本大阪大学共同开发的基于固有应变的Weld-sta软件,对大型集装箱船的船体总段船台合拢焊接变形进行了预测。预测结果表明船台合拢总收缩变形量为50.339 mm,模拟计算结果与实际建造结果吻合,验证了固有应变为基础的弹性板单元有限元预测法在船体总段合拢焊接中应用的可行性,从而为船体总段合拢时补偿量或收缩量的确定提供数据支持和理论指导。     

基于固有应变理论的船体焊接变形仿真研究

大型船舶构件尺寸大、焊缝分布广,传统的有限元焊接仿真方法难以满足其大尺寸结构计算的要求。基于热弹塑性有限元法对T型局部接头进行焊接变形计算,获取焊缝处平均固有应变值,然后将其作为初始载荷施加在全尺寸壳单元分段模型上进行弹性计算,最终得到大型分段的整体焊接变形。仿真结果表明,结合小模型的热弹塑性法和大结构固有应变法,能准确高效的预测大型结构的焊接变形。     

大型船舶结构焊接变形固有应变法预测研究

大型复杂船舶结构在焊接过程中产生的焊接变形会使结构强度降低,而通过精确预测和控制焊接变形可实现精度制造的目的.文中介绍了焊接变形预测固有应变法的应用现状,并利用固有应变理论对大型复杂LNG液舱结构的焊接变形进行预测.     

基于固有应变法的大型圆筒焊接变形预测

本文使用热弹塑性有限元法对圆筒多道焊固有应变规律进行研究,总结纵向固有应变系数规律,并用于计算大型圆筒构件多道焊焊接变形,与实测值相符。     

基于固有应变的海洋平台典型结构焊接变形预测

应用热弹塑性有限元分析和弹性有限元法,对半潜式起重拆解平台中连接平台和浮体的典型结构进行焊接变形的预测。通过对焊接接头的预测分析,得到其固有应变,再将计算得到的固有变形以载荷的形式加载到整个结构中,得到整个结构的焊接变形。通过对3种焊接顺序的比较,得到焊接变形最小的方案。在此基础上,考虑开口对结构焊接变形的影响。研究结果将对半潜式起重拆解平台特殊结构的焊接工艺优化提供理论支撑和数据支持。     

基于Weld-sta软件的船体结构焊接变形预测

预测船体复杂结构的焊接变形对制造工艺设计和精度控制具有重要的工程价值.基于固有应变理论,利用船体结构焊接变形预测专用软件Weld-sta对多用途船双层底结构焊接变形进行了预测,发现船长方向收缩最大变形量为13.2mm,船宽方向最大变形量14.5 mm.通过数值模拟结果与实验实测值的对比,可以得到软件计算的精度超过80%,验证了固有应变理论及软件用于焊接变形预测的可靠性,并在此基础上针对船体总段船台合拢的焊接变形进行了预测,发现焊接总收缩变形量为50.339 mm,与实际加工经验基本吻合.根据此结论可以针对各船体总段预留合理的焊接变形收缩量,验证了固有应变为基础的弹性板单元有限元预测法在船体总段合拢焊接中应用的可行性.     

基于弹性有限元分析的船体结构焊接变形研究

  目的  半潜式起重拆解平台的分段焊接变形直接影响着整个平台的尺寸精度和建造周期。  方法  为此,以典型的B514分段为研究对象,首先预测其焊接面外变形的趋势及数值,分析反变形施加以及焊接顺序优化的影响,提升分段结构的建造精度;然后,依据焊接规范梳理平台结构的主要接头类型及焊接工艺,并通过高效的热−弹−塑性有限元分析,研究典型接头的热−力学响应,获得对应的焊接固有变形;最后,将焊接固有变形作为力学载荷,通过弹性有限元计算,预测B514分段的整体建造精度,同时研究施加反变形和不同焊接顺序对分段建造精度的影响。  结果  基于固有变形的弹性有限元分析,所预测的面外变形与实际测量结果基本吻合,给出了面外变形的产生机理。  结论  通过高效的有限元分析,可以获得并构建焊接固有变形数据库,从而用于复杂分段结构的焊接变形预测,并且施加反变形和焊接顺序优化能有效降低焊接面外变形。     

典型焊接接头固有应变的影响因素研究

基于热弹塑性有限元法采用多线性各向同性强化原则对船级钢T型接头的焊接过程进行了数值模拟,重点研究分析热输入量、焊接速度及焊脚长对固有变形的影响.从T型接头的固有应变数值分析与实验结果对比可以得到:当热输入量一致,数值计算的温度场和角变形与试验结果基本一致;角变形随着焊接速度和焊脚长增大,先增大后减小;横向收缩与纵向收缩率则有着不同的比例关系。     

焊接结构反变形的有限元法计算

提出通过对有限元法确定焊接结构反变形的方法,运用热弹塑性有限单元法和固有应变为基础的弹性板单元的有限元法分别对平板和简单的立体结构进行了模拟计算,验证了本方法的可行性。     

基于固有应变法的环肋圆柱壳焊接残余应力数值分析

环肋圆柱壳是水下装备的主要承压部件,通常采用高强钢进行建造,对焊接残余应力等缺陷较敏感.为了得到不同肋骨布置方式下的焊接残余应力分布情况,首先采用试验和数值模拟的方法研究了高强钢焊接试板残余应力分布情况,验证了固有应变近似公式的适用性;然后,基于固有应变法针对内置、外置T型肋骨的圆柱壳的焊接残余应力进行数值分析,结果表明:两者壳板径向变形与实测资料较为一致,内置肋骨时,跨中壳板内凹,反之外凸;残余应力主要分布于焊缝部位,跨中壳板呈现压应力,内置肋骨的压应力要略大一些.     

船舶薄板结构焊接变形模拟预测

本文针时典型的船舶板架结构,设计开发了专用的船舶结构焊接变形预测软件。为验证该软件预测的准确性,通过对一典型板架结构的实焊变形测量与软件预测结果进行对比,发现软件预测的变形趋势及量值与实测相吻合。开发的焊接变形预测软件,焊接模拟分析过程简单,易于操作,焊接变形预测准确。     

基于双面双弧焊接工艺的焊接接头残余应力及变形分析

本文采用数值模拟手段和小孔法测试试验,对新型双面双弧焊接工艺和现行单弧焊接工艺下船体高强度钢对接接头焊接过程及焊后残余应力、变形进行对比分析,为双面双弧焊接的实际应用及大面积推广奠定工艺基础。     

盲孔法测量921A钢焊接残余应力的应变释放系数研究

根据盲孔法测量残余应力的基本原理和孔边塑性变形修正方法，分别对盲孔法测量921A钢焊接残余应力时的应变释放系数A、B进行实验标定，通过试验得出了921A钢盲孔孔边塑性变形对测量精度的影响和盲孔法测量921A钢焊接残余应力的塑性修正公式；并对实验标定应变释放系数与通孔应变释放系数理论解进行比较，表明试验结果与通孔应变释放系数理论值有较好的一致性，测量结果经塑性修正，最大误差减小到2．5％以下，试验结果可以直接在盲孔法测量921A钢焊接残余应力工程实际中应用。     

铝合金船焊接变形的控制

主要介绍了全铝焊接快艇因焊接产生的总体变形和中变形及其预先控制方法。     

20000TEU集装箱船抗扭箱结构的焊接变形预控

抗扭箱作为20000TEU超大型集装箱船的关键结构,由于其组成的板材较厚且与集装箱直接接触,因此需严格控制该结构的面外焊接变形。采用基于固有变形理论的弹性有限元分析,预测抗扭箱的焊接变形,且与实际测量结果比较吻合;通过设计大厚板的非对称X型坡口来控制面外变形,结果表明：采用非对称设计的X型焊接坡口更有利于减小变形,仅需一次翻身、提高生产效率。在不考虑装配间隙时,基于高效的热-弹-塑性有限元计算归纳出超厚板(40mm~85mm)的最佳正反面坡口深度比;而考虑实际生产中的装配间隙时,最佳正反面坡口深度比与板材厚板呈非线性关系。最后将考虑装配间隙时,优化的非对称坡口焊接接头应用到抗扭箱结构中,面外焊接变形减小明显,有利于指导船厂的实际生产。     

惯性释放法在大型复杂结构焊接变形预测中的应用

在进行大型结构焊接变形有限元分析时,为了固定整体结构刚体位移必须施加不少于6个自由度的约束,但对于自由状态下的结构而言,如何施加这6个最少约束是非常的困难,长期以来是困扰研究人员的难题,也是焊接结构有限元分析在工业现场应用的一个瓶颈。所谓惯性释放法就是可以在不加约束的情况下模拟自由结构的变形。该文将在航海航空领域得到广泛应用的惯性释放法引入大型焊接结构变形分析,解决了自由状态下结构必须施加约束的问题。首先以典型的对接接头为例,比较了两种不同的约束方法之间的差别。然后通过一个典型的船体焊接变形预测的实例,验证了惯性释放法在大型结构中应用的可行性,为焊接结构变形分析在工业生产中广泛应用提供了一个有效的方法。     

基于应力和振动频率的典型船体结构裂纹损伤识别方法研究

为研究典型船体结构的裂纹识别方法,通过模型试验和数值仿真相结合的方法获取了大量可靠的训练样本和验证测试样本。基于BP神经网络技术建立了裂纹损伤识别模型,分别以静态应力参数、动态振动参数、应力与振动参数结合三类信息作为特征参数,对裂纹位置坐标进行了识别,对识别精度进行了对比分析。结果表明利用神经网络模型进行加筋板裂纹损伤识别是可行的,其中以应力与振动参数结合作为裂纹识别的特征信息识别精度最高,绝大多数裂纹位置识别误差在5%之内。研究方法和研究成果可为船体结构裂纹损伤智能化识别提供参考。