不同焊接顺序下加筋板变形及残余应力的三维有限元研究

针对焊接过程的二维有限元计算与实际情况存在一定差别的问题，使用三维热弹-塑性有限元法对不同焊接顺序下加筋板焊接过程进行了仿真，获得了加筋板焊接引起的温度场、位移场和应力场。结果表明：在4点约束条件下，加筋板横截面的变形为中垂变形，纵筋的变形为中拱变形，方案1横截面变形更小，方案2纵筋变形更小。焊接引起的加筋板残余应力主要表现为横向应力，其在近焊缝区为拉应力，达到材料屈服强度，远离焊缝区表现为压应力，达到0.2倍材料屈服强度。加强筋横向应力峰值出现在起弧端和收弧端，约为0.85倍材料屈服强度，纵向应力峰值出现在焊接起弧端，约为0.3倍材料屈服强度。在加筋板横截面位置，焊接顺序主要影响加强筋处的残余应力；在加强筋位置，焊接顺序主要影响纵向应力。每组焊缝同时同向焊接，且每根纵筋从左向右依次焊接的焊接方案产生更小的残余应力。     

船舶甲板分段纵骨焊接变形和残余应力数值模拟

基于非线性分析软件Abaqus,采用顺序耦合的热弹塑性有限元方法研究典型船舶甲板分段纵骨焊接的变形与残余应力问题。焊接过程中的温度场分析采用具有截面积分shell单元的shell/solid模型,移动热源为高斯分布与均匀体组合热源,材料考虑应变随温度变化的特性。通过与T型接头焊接实验结果对比,验证了方法的可靠性。在此基础上,计算分析了甲板分段纵骨焊接的整体变形和局部板格变形,并讨论了外板纵向和横向焊接残余应力分布规律。     

焊接变形和应力对甲板板架极限强度的影响

船舶建造过程中,焊接引起的结构变形和应力对船舶结构性能产生影响。以典型船舶甲板板架为例,研究焊接初始缺陷对甲板板架极限强度的影响。采用数值仿真方法模拟甲板板架的焊接过程,获得结构焊接变形和残余应力,对含初始缺陷的板架结构施加轴向压缩载荷,计算板架结构的极限强度,并与理想结构进行比较研究。结果表明,轴向压缩载荷下,甲板板变形过大是引起板架整体失稳的主要因素;焊接变形及残余应力显著地削弱甲板板架极限承载能力,焊接初始缺陷降低甲板板架整体刚度,影响结构失效模式。     

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。     

爆点位置对空中接触爆炸下加筋板架破坏的影响

为研究爆点位置对导弹接触爆炸下船体板架破坏所造成的影响,通过有限元模拟研究加筋板架在由2种药量和4个爆点位置组合成的8种工况下的破坏过程、破口大小及变形能,对比分析同种药量下爆点位置对加筋板架破坏的影响。结果表明:相同药量的炸药在加筋板架的不同爆点位置接触爆炸时,所产生破口大小间的差异可达20%以上,药量较小时,破口形貌的差别也较大;炸药在肋骨与纵骨交汇处爆炸时,与相同炸药在板格中心爆炸相比,加强筋的变形能可高出2倍左右,加筋板架的变形能则可高出40%以上。     

考虑焊接残余应力的船体板结构屈曲强度

传统的船体板结构屈曲计算模型一般为完整板格模型,但在实际中焊接残余应力的影响是不可避免的。针对这一问题,基于有限元热-力顺序耦合方法,计算加筋板在单轴压缩载荷下的屈曲特征值,结果表明纵筋间距越大,焊接残余应力对加筋板稳定性的影响越大;纵筋长细比越大,焊接残余应力对加筋板稳定性的影响越小。与Recking No.23模型试验对比,验证了热-力顺序耦合方法的有效性和应用价值。     

某潜艇艉端船体结构加强的变形控制

船体构件装焊过程中产生的焊接残余应力不仅会降低船体焊接结构件的性能，还会影响结构的尺寸精度和外观，而且可能降低其承载能力。焊接残余应力变形矫正不仅费时、费工，甚至还会带来新的问题。使得船体建造精度不易控制，从而最终影响到船舶的修造质量，因而采取一些有效的控制措施是必要的。文章介绍了某潜艇艉端船体结构加强过程中，采取相应措施以控制和调整变形，强调在施工工艺制定工作中应充分考虑如何控制焊接变形。     

船体焊接构件残余应力消除的若干方法

船体结构件在装焊过程中所产生的焊接残余应力不仅会降低船体焊接结构件的性能，还会使船体的建造精度难以控制，从而影响了船舶的建造质量。本文阐述了在建造船体过程中产生焊接残余应力的原因，有两类：一类是由于整体结构中，各个部件的尺寸不协调，强行装配而产生残余应力；另一类是材料内部产生各区域之间自平衡的残余应力。     

船体焊接结构件残余应力消除的若干方法

船体构件装焊过程中产生的焊接残余应力不仅会降低船体焊接结构件的性能，还会使得船体建造精度不易控制，从而最终影响到船舶的建造质量，因而有必要采取一些有效的控制措施。本文介绍了船舶建造过程中焊接残余应力产生的原因及其影响因素，并通过分析各种残余应力消除方法的特点，探讨了这些方法在船体建造过程中的应用情况。     

焊接初始缺陷对船体梁极限弯矩的影响

对焊接初始缺陷于船体梁极限弯矩的影响进行了研究.采用热传递分析得到焊接结构的温度场,进而采用热弹塑性分析得到结构的焊接残余应力和焊接变形.将得到的焊接变形及残余应力作为结构的初始缺陷,对船体梁的极限弯矩进行了比较计算.结果表明,焊接初始缺陷对船体梁极限弯矩的影响不宜忽略,热传递及热弹塑性分析的方法可较好地模拟船体梁极限弯矩分析中的焊接初始缺陷.     

维修过程中船体外板焊缝开裂原因及对策

在船体外板的更换过程中，船体外板与船体板架（船体肋骨、纵骨和纵桁）以及新旧船体外板之间的焊接问题是船体维修过程中面临的主要问题。在某艇的维修过程中，共更换外板48块；材质为3C钢，屈服强度为235MPa，板厚为6mm；采用J422焊条进行焊接，结果有15处焊缝出现裂纹，占总更换外板数的31．2％。几乎所有开裂的焊缝都是在焊接一面结束后，在另一面开槽时出现开裂。随后经调整焊接材料和焊接过程成功进行修复，但如何总结经验教训，及时查找问题症结所在，对于确保焊接质量，提高焊缝的一次合格率；提高维修效率，降低维修周期和成本；达到提高装备使用效率和部队战斗力的目的，是非常迫切和必要的。     

船舶分段装配焊接精度控制应力应变数值模拟

造船生产过程中精度控制通常采用主动控制的方式,对各种影响因素进行深入研究,在误差产生之前采取合理的方式加以控制。随着加工精度提高、生产流程优化,焊接变形的控制成为造船精度控制的关键。通过以57500DWT散货船底部分段为研究对象,将焊接变形与焊接能量输入关系及板厚公式化,采用基于固有应力的等效载荷方法对船体分段的焊接变形量进行有限元分析与计算,对船体分段建造过程中焊接变形进行有效而准确的预测,为分段焊接补偿量的设定提供了有效依据,通过实测船舶长度X、宽度Y、高度Z三个方向均达到精度要求,为造船精度控制技术的广泛应用提供了有效途径和方法。     

T型材角接焊的变形和残余应力分析

T型材焊接不仅常用于现代造船工程中,而且在近海平台和桥梁建造中也得到广泛应用.焊接过程中,高温移动热源及之后的快速冷却,使得在焊缝及其附近区域产生了残留的拉应力,由此产生焊接变形和残余应力.焊接变形和残余应力的存在,将影响钢结构的建造质量及疲劳强度.为预测焊接变形,基于ANSYS有限元软件应用于对T 型材焊接过程进行模拟,求解残余变形和残余应力分布情况,以及边界约束条件对它们的影响.通过分析可得出,焊缝上的各点在焊接过程中,加热时受压应力,冷却时受拉应力.在热影响区内,沿焊缝方向多为拉应力,垂直焊缝方向多为压应力,也符合纵向应力比横向应力大的特点.     

船体焊接残余应力的数值分析

船体在焊接过程中产生的焊接残余应力不仅会降低船体结构的性能,还会使得建造精度难以控制,从而最终影响到船舶建造质量.本文以热弹塑性理论为基础,利用ANSYS非线性分析有限元程序,对船体结构焊缝进行了数值分析,获得了焊接顺序、构件尺寸对残余应力分布的影响规律.分析结果显示,分段焊接可以有效降低残余应力的峰值,尤其是对控制横向残余应力更为明显,焊缝方向上的残余应力会造成较大的残余变形.本文研究结果为优化生产工艺,控制残余应力提供了理论依据.     

受压缺陷船体板的振动与衡准

本文采用简易高效的方法分析了受压缺陷船体板的振动问题。首先应用奇异摄动理论计算受压缺陷板的后屈曲，然后给出后屈曲平衡构形上的微幅振动方程，计算受压缺陷船体板的振动频率，提出了船体板振动频率和轴压、残余应力与残余变形关系的一个显式表达式。探讨了焊接残余变形、残余应力对船体板振动频率的影响。文中给出了计算实例，并与试验结果进行了比较，最后应用随机模拟方法对船体板振动频率的概率分布进行了讨论，表明其概率     

薄板焊接残余应力及其重分布影响研究

焊接在现代船舶制造中有着十分重要的地位,焊接过程中会有残余应力的产生,残余应力会对结构的疲劳强度产生很大影响。焊接过程中还会伴随一些焊接缺陷的产生,其中裂纹对结构有很大影响,严重会导致结构的破坏,薄板在焊接过程中容易发生错位现象,错位对焊接残余应力有一定影响。因此,研究错位现象对焊接残余应力的影响及裂纹导致焊接残余应力重分布现象的研究具有很强的现实意义。     

建造工艺对舰船结构承载能力与疲劳寿命的影响

本文给出了焊接残余应力的测试及计算方法、焊接残余应力对甲板板架承载能力的影响；焊接错位、焊缝形式对构件承载能力的疲劳强度的影响；减少长甲板室应力水平的几种工艺方法等。对舰船设计及建造均有实用价值。     

计及侧向载荷作用的纵骨梁柱多跨失稳载荷-端缩曲线确定方法

针对现有船体梁极限承载能力计算的Smith法不能计及侧向载荷作用的问题,本文提出了一种考虑侧向载荷作用下板架变形的纵骨梁柱失稳的屈曲载荷计算模型和方法,推导了计及侧向压力对板架影响的纵骨梁柱屈曲载荷-端缩曲线公式。进行了纵向与侧向载荷共同作用下三个板架的极限承载力计算,分析讨论了侧向载荷、板架参数等对纵骨梁柱屈曲极限强度的影响规律。应用本文方法编制了考虑侧向荷载作用的船体梁极限强度程序,进行了实船的计算和对比分析。     

垂向力学约束对甲板板架焊接变形与残余应力影响研究

力学约束是一种有效控制焊接变形的方法。本文基于热弹塑性有限元法,研究船体甲板板架结构在垂向力学约束条件下的焊接变形与残余应力情况,分别计算了结构在无约束和5种垂向力学约束方案下的焊接变形和残余应力,通过对计算结果的对比分析,获得最优方案。研究结果表明,垂向力学约束能使整体和局部焊接变形分别减小27%和48%,对甲板板的中面残余应力影响较小,但对板格局部弯曲应力有一定程度影响。     

超大型集装箱船用超高强度钢EH47焊接残余应力模拟与实验研究

超高强度钢EH47广泛应用于超大型集装箱船舱口围板等区域结构中,建造过程中常常伴随着较大的焊接残余应力,直接影响到船体结构的安全及使用寿命。论文基于有限元分析软件ANSYS,对平板对接焊进行模拟,得到焊接残余应力的大小和分布,并采用盲孔法对焊缝区域进行残余应力测量。结果表明:残余应力在靠近焊缝中心及区域附近处表现为拉应力,随着逐渐往焊缝中心靠拢,拉应力迅速增大,当达到焊缝中心附近时拉应力达到最大值。随着逐渐远离焊缝中心,拉应力迅速减小,达到一定距离时转变为压应力,并在距离焊趾2.5 cm处达到压应力最大值,数值模拟结果与试验测量值基本吻合,同时焊后热处理能有效降低有损结构强度的焊接残余应力。