预测船体分段焊接变形方法概述

船体分段在焊接过程中产生的焊接变形会使船体结构强度降低,精确预测和控制焊接变形是现代造船工艺的要求.焊接变形分析方法包括实验法、解析法、数值分析法、等效载荷法等,常用的是后两种方法.数值分析法采用热弹-塑性有限元模型精确模拟焊接现象,但计算工作量大;等效载荷法计算焊接区域的固有应变,并将其转化为等效载荷,进而应用弹性有限元分析求得整个结构的焊接变形.     

船体分段焊接变形仿真

船体分段在焊接过程中产生的焊接变形会使船体结构强度降低,然而精确预测和控制焊接变形是个难题.文章提供了准确预测焊接变形的固有应变等效载荷法.这种方法运用有限元法结合固有应变理论以及实验结果对焊接变形进行分析:引入简化的弹-塑性分析杆-弹簧模型,通过分析得到固有应变受焊接区域约束度及最高温度分布情况的影响;将固有应变转化为等效载荷,应用弹性有限元分析求得整个结构的焊接变形.计算结果与LEECH计算及实验结果吻合较好.     

焊接工艺对不规则厚壁球台结构变形的影响

潜艇建造过程中,耐压壳体过渡环结构的焊接变形是潜艇性能的重要指标。为准确预测过渡环结构的焊接变形,基于ANSYS软件编写了焊接计算程序,对T型梁结构的焊接过程进行模拟,将数值计算结果与物理实验结果进行了对比。提出了厚壁结构焊接变形预测的固有应变弹塑性有限元方法,分析了不规则厚壁球台结构的焊接工艺,得到了不同焊接工艺时厚壁球台结构的焊接变形。通过多种焊接工艺的对比分析,找到了不规则厚壁球台结构的最佳焊接工艺。     

加筋板结构连续焊焊接变形规律

基于通用有限元软件Abaqus,采用顺序耦合热弹塑性有限元方法对加筋板结构双边连续焊焊接变形规律进行了研究。为了提高计算效率,采用具有截面积分特性shell单元的shell/solid模型描述加筋板结构,实现了焊接过程数值模拟。针对双边连续焊焊接方式,分别计算比较了T形接头两侧同时焊接和两侧依次焊接情况下的结构残余变形和应力。结果表明:T形接头两侧同时焊接产生较小的焊接变形,并且变形较为对称。     

钢箱梁板单元焊接变形控制措施

某大桥主桥钢箱梁板单元为正交异性结构,焊接制作过程中产生明显的角变形。本文结合实际工程中控制顶板单元焊接变形的方法,通过计算与有限元技术对关键问题进行了分析。     

轻量化造船中薄板对接焊失稳及其临界条件

针对3mm厚的低碳钢薄板进行对接焊试验,使用光学面扫描方法测量焊后的面外变形,可明显地观察到"马鞍形"的失稳变形形状;使用热-弹-塑性有限元分析,并考虑大变形理论,再现薄板对接焊的失稳变形现象,且预测的面外变形与实际测量结果相当吻合。以焊接固有变形为载荷,进行弹性有限元分析,其预测的焊接面外变形与热-弹-塑性有限元分析及试验测量也具有很好的一致性。同时,通过一系列的热-弹-塑性有限元计算和基于固有变形增量法的弹性有限元计算都可获得该对接焊接头发生焊接失稳变形的临界条件,两个结果也相当一致。     

浮式起重机篱笆式卷筒的结构强度及稳定性分析

为了提高浮式起重机篱笆式卷筒结构设计的安全性和可靠性,分析了包括筒体压力、端板压力和棘爪力在内的多层钢丝绳缠绕作用下卷筒体的受力情况,利用有限元技术计算了筒体-端板的结构强度和变形。同时给出了目前常用的稳定性计算方法,根据有限元法得到了卷筒在承受径向外压力、横向力作用下的整体稳定性,并对各种计算方法进行了比较。研究工作为结构优化设计提供了分析手段和参考依据。     

基于有限元分析技术的船舶大型复杂结构焊接变形力学分析

在舰船生产与制造过程中,焊接工艺具有非常重要的意义,焊接作为主要的钢结构连接方式,具有结构强度高、成本相对较低、可靠性高、结构灵活等优点。焊接质量的优劣影响着舰船的强度与寿命,在焊接过程中产生大量高温,结构可能产生弹性和塑性变形等。为了系统的分析船舶大型复杂结构的焊接变形,提高焊接质量,本文基于有限元分析技术对船舶大型复杂结构的焊接应力和应变进行研究,并基于Ansys软件进行建模和仿真。     

焊接结构变形分析系统(Weld_Sta)的开发及其应用

为使现场工程人员方便进行焊接结构变形分析,开发了一个能简单地对焊接变形有限元分析所需的数据进行前处理,对焊接变形进行计算机分析并对仿真结果进行后期处理的软件-焊接结构变形分析系统。该软件操作简便,具有自动寻找焊缝,通过固有变形数据库自动导入焊接参数,自动施加约束条件,计算模块兼容性强等多项实用功能,从而满足现场工程人员要求。并以某大型船体分段焊接变形预测为例,验证了本软件系统的实用性和可靠性。     

平台桩腿齿条焊接裂纹的防止

齿条是自升式钻井平台桩腿结构中最重要的部件之一,它的材质一般为调质高强度热处理钢,尤其是牌号为AISI 8730钢的齿条,含碳量较高,可焊性更差,焊接热影响区硬化性能和焊接裂纹的敏感性都较高,因此防止齿条焊接裂纹的产生是自升式钻井平台桩腿施工中需解决的技术关键之一。     

20000 TEU集装箱船抗扭箱结构的焊接变形预控

抗扭箱作为20 000 TEU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,预测结果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型焊接坡口有利于减小变形,仅需一次翻身,可提高生产效率。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(40 mm～85 mm)的最佳正反面坡口深度比;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板厚呈非线性关系。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。     

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。     

基于ANSYS的船舶复杂结构焊接变形预测研究

运用通用有限元软件ANSYS对LNG船304L不锈钢液舱及大型复杂耐压舱结构采用组合焊道和不同类型单元混合使用的等效简化,建立了三维有限元模型。在不影响计算精度的前提下,采取了一系列减少计算量和增强收敛的措施,成功地解决了热弹塑性有限元分析计算量大、收敛困难等问题,完成了大型复杂结构多道焊的热弹塑性有限元分析和预测结构的焊接变形。在不锈钢液舱简化模型中随着焊接道数的增加,变形越来越接近实际焊接变形,Y方向最大变形量减小趋势变缓,其最大下塌量小于4.22mm,复杂耐压舱结构的计算结果表明在结构刚度小的部位施加合适的支撑能有效减小结构的焊接变形,为焊接变形的控制提供了可靠的理论依据。     

船体结构焊接变形的预测与控制研究进展

综述船体结构焊接变形预测与控制技术的研究进展。分析各种焊接变形预测和控制方法的特点,重点阐述几种预测方法:基于有限元分析的热弹塑性法和等效载荷法,以及基于数据挖掘的焊接变形预测法。同时,概括了几种船体结构焊接变形的控制方法:双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊(Double ElectrodeGas Metal Arc Welding,DE-GMAW)、激光-电弧复合焊接技术和搅拌摩擦焊等先进焊接技术,优化焊接工艺参数、改变焊接顺序、改变约束方式等焊接工艺措施,以及施加反变形、控制温度场、综合分析等。相信近几年大数据、深度学习、机器人等领域的高速发展也会给船舶行业带来更成熟、有效的预测理论及更精确的变形控制技术。     

船舶轻围壁结构的间断焊和单面连续焊变形仿真

针对船舶上层建筑典型薄板轻围壁结构,对间断焊焊接方式和单面连续焊焊接方式进行有限元仿真。在相同的工艺参数下,对2种焊接方式对轻围壁结构焊接变形的影响进行对比。结果表明,2种焊接方式均使轻围壁结构自由边发生翘曲,与实际施工情况相符。依据焊接变形数据得出结论,间断焊有利于对轻围壁结构焊接变形的控制。     

船体分段钢结构焊接过程仿真

通过有限元与神经网络相结合的方法，模拟了船体上层建筑、舷侧分段钢结构典型部位的焊接过程，并对其温度场、位移场进行了仿真，分析了组焊工序、焊接工艺参数对上述分段钢结构焊接变形的影响。研究结果表明，采用有限元与人工神经网络相结合方法，可以快速分析、预测船舶钢结构的焊接变形，且仿真结果与实焊数值能较好吻合。并分析出影响船体分段钢结构焊接变形的主要因素是钢板拼焊后产生的残余应力，增加消除焊接应力工序，可以明显降低船体分段钢结构焊后产生的变形量。     

船用大型焊接结构的焊接变形预测实例

对船体结构中常见的焊接接头在焊接过程中的力学行为进行了热弹塑性有限元分析,确定其固有应变与热输入的关系。在掌握固有应变规律的基础上,应用固有应变焊接变形分析软件,对低温储罐结构的焊接变形进行了预测。表明采用基于固有应变的弹性板单元有限元法,能够对大型船体结构进行焊接变形预测。     

大型卷筒结构筒壳与幅板环焊缝的焊接

分析卷筒Q345-C材料的焊接性能和结构,选择适当的焊接方法和焊接材料,设计合理的焊接坡口,计算出预热温度和焊接线能世.采取有效的防变形措施,根据制定的焊接工艺成功地完成了大型卷筒筒壳与幅板环焊缝的焊接.     

基于固有变形的薄板船体结构焊接失稳变形研究综述

薄板船体结构在建造过程中,不仅会产生焊接变形,而且可能产生焊接失稳变形。基于薄板焊缝的固有变形,论述焊接结构失稳变形发生的机理,计算失稳变形模态和变形值以及失稳发生时的临界焊接工艺和固有变形。最后,对预防和控制薄板船体结构焊接失稳的措施进行了归纳。     

T型焊接结构的角变形控制

T型焊接在船舶结构中的应用是非常广泛的.T型接头附近局部的加热及冷却使被焊结构产生残余应力及角变形.目前在船厂精度控制中,通常采用构件焊接后对某些部位进行火工校正的方法来控制残余角变形.论文提供了另外一种有效控制结构残余角变形的方法:对结构焊前施加弹性的反向角变形.文中首先利用热弹塑性有限元来模拟未施加反变形的结构的焊接过程,以估算残余角变形;然后模拟施加了弹性反变形的结构的焊接过程,并计算此时结构的残余角变形,以最终确定构件所需要的弹性反向角变形值.施加了弹性反向角变形的构件在焊接后无需进行火工校正.