船体结构角焊缝的应力分析与试验

采用焊缝强度计算理论、有限元数值分析及组合钢构件压弯试验,研究船体结构角焊缝的受力性能。对比理论分析、数值计算、模型试验的结果表明,角焊缝剪应力的理论计算方法正确,试验实测焊缝剪应力的大小及分布与理论焊缝剪应力较一致,焊缝剪应力的测定方法可靠,为焊接系数的验证研究工作打下了基础。     

船底主要支撑构件焊缝研究

参照钢结构中角焊缝设计方法,得出主要支撑构件角焊缝强度校核准则。通过有限元法与计算模型法求出一艘单壳散货船船底主要支撑构件焊缝的应力。计算结果表明,CSR-BC规范中此处焊接系数的设置满足强度要求,且两种算法计算出的焊缝应力数值相近;对验证现行CSR-BC规范焊脚高度的安全性以及优化焊接系数规格表具有一定参考价值。     

CSR和CSR-H的焊接系数研究

归纳和定性分析CSR和CSR-H的焊接系数,确定焊接系数的影响因素。提出焊接系数利用因子的有限元分析方法,确定焊缝强度的应力标准。进行了13艘CSR船舶船体结构焊缝应力的提取和焊接系数利用因子的计算,获得CSR船体结构各类角焊缝利用因子的统计结果。通过短柱和板条梁的焊缝强度试验,验证焊缝强度标准及焊缝应力公式的正确性和适用性。     

钢管桩环形焊缝应力集中系数的数值研究

钢管桩广泛应用于海港码头结构中,很多情况下钢管桩需要由多根通过环形对接焊缝连接的管节组装而成。焊接热循环过程在焊缝处残留角变形,该变形将加重焊缝处应力集中程度,大大降低钢管桩的疲劳寿命。本文首先介绍现有板-板对接焊缝角变形应力集中系数计算公式。然后,建立包含角变形钢管桩环形对接焊缝的有限元模型。基于有限元模型,揭示管径参数对应力集中系数的影响规律,探讨板-板公式在钢管桩环形对接焊缝角变形应力集中系数计算上的适用性。本文的研究结果可为工程设计提供参考。     

平面舱壁周界的焊缝研究

利用焊缝计算模型法、有限元法对CSR-OT规范中平面舱壁周界焊接系数进行实船验证,以一艘阿芙拉型双壳油船平面舱壁结构为例,在不同工况荷载作用下,计算出平面舱壁对内底板处焊缝的焊缝强度利用因子。两种算法的计算结果表明：规范中此处焊接系数满足强度要求且有安全余量。该研究对进一步理解CSR-OT规范焊接系数规格表具有一定参考价值。     

FPSO甲板贯穿圆管角焊缝焊根疲劳

对浮式生产储油卸油装置（FPSO）甲板贯穿圆管角焊缝焊根疲劳进行研究。针对传统焊根疲劳工程剪应力计算方法的局限性,提出一种焊喉截面等效剪应力法,借助有限元手段、临界面应力矢量转换与结构应力法联合计算,完成对角焊缝45°焊喉截面等效应力的提取,归纳出适于工程应用的焊根疲劳应力集中系数参数化方程。对某实船FPSO主甲板上典型的贯穿圆管节点进行焊根疲劳预报,得出满足疲劳设计要求的最小焊喉推荐尺寸,计算结果相比采用传统方法所得结果更加准确合理,计算公式适于工程应用。     

气垫船首冲砰击载荷作用下船底结构瞬态响应分析

采用通用有限元计算软件Patran对俄罗斯某小型民用全垫升式气垫船船底结构进行分析,对密加筋式船底结构及纵骨架式船底结构分别建立有限元模型,通过计算两种船底结构在首冲砰击载荷下的瞬态响应特征,对比分析得到抗砰击效果较好的气垫船船底结构,为气垫船的结构设计提供参考.     

纵骨架式双壳船船底纵骨强度校核

本文通过建立船底纵骨受力的计算图式，对纵骨架式双壳船的船体结构中船底纵骨强度校核分析，得出了在设计中需综合考虑构件的局部强度和总纵强度的影响，从而避免因构件强度不足引起的船体结构损害的结论。     

全位置自动碳弧气刨机

在我厂,繁重的批铲工作,基本上已由碳弧气刨所代替,但是,手工碳弧气刨仍然存在效率低,仰刨时劳动强度大、劳动条件差的缺点。工人同志为实现碳弧气刨自动化,在有关技术人员协助下,设计并制造了这台全位置自动联弧气刨机(见图)。气刨机经有关方面鉴定。认为所加工刨槽平直光滑均匀,有利于提高焊接质量,气刨效率高、速度快,能对船底、船舷纵焊缝、舷部角焊缝及大接头进行气刨,可使70～80%的气刨工作实现自动化。     

高速船的振动特点及船底结构形式振动特性优化分析

从分析高速船的振动特点入手,并在此基础上对现行规范中的两种高速船船底结构形式--密加筋结构和纵骨架式进行振动特性分析,计算这两种船底结构形式振动响应特征,得出在满足强度要求前提下能更好降低高速船的振动的船底结构形式,为高速船的结构设计提供依据.     

低强匹配焊接接头匹配特性研究

焊接接头的屈服强度匹配方式对接头的设计、制造工艺、裂纹敏感性以及破坏行为有重要影响,焊缝金属、母材、焊接接头强度以及焊接接头强度匹配系数的分布是焊接结构强度、寿命和可靠性计算的基础.文章介绍了对12Ni3CrMoV钢焊接接头屈服强度匹配系数的分布进行的研究,并给出了分析结果.作者认为控制母材和焊缝金属的屈服强度分布的标准差,是降低失配概率的主要途径.     

抗剪力板定位及焊接控制

抗剪力板是槽型舱壁下方的加强肘板,在定位焊接此板时,极容易使与其相连的纵绗、肋板、纵骨和不锈钢内底发生变形,这样会导致上述加强结构无法与槽型舱壁对齐。如此,在船舶运输过程中,在海洋外力的影响下,角焊缝会出现裂纹,严重时会引起有毒有害化学品货物的泄漏。所以对抗剪力板的定位以及焊接的控制尤为重要。     

大型内河客船双向V形双艉轴架及其船台安装

V形双毂臂的艉轴架是配合客船艉部船底升高纵流线型所采用的重要水下附件。本文对V形双毂臂艉轴架的结构、安装前准备、安装焊接,以及质量标准等作了扼要介绍。     

基于响应面法的船底纵桁结构优化设计

提出基于响应面法的船体结构优化方法,对一艘76 000 DWT散货船货舱段的双层底纵桁进行优化设计以验证该方法的实用性。在不同板厚尺寸、相同载荷作用下进行纵桁参数的敏度分析,选取适合的参数作为自变量。在计算出最大相当应力、最大剪切应力的基础上,应用响应面法的正交组合设计试验方法,得出该舱段船底纵桁最大应力与结构尺寸的函数表达式。以结构重量最轻为目标函数,在结构强度、规范要求最小厚度的约束条件下,对该舱段的船底纵桁结构厚度进行优化。     

降低FPSO含裂纹焊接结构应力集中系数的焊接修理形状的研究

对焊缝处出现的裂纹进行焊接修理,以阻止其进一步的扩展,这一方法能够有效地延长FPSO焊接结构的疲劳寿命.考虑到应力集中而造成的疲劳寿命的降低,要谨慎选取焊接修理所采用的形状和尺寸,避免产生过高的应力集中.在本文中,研究了不同几何形状和尺寸的二维焊接修理切口的应力集中系数,如抛物线型和椭圆型等,并与相类似尺寸的U型切口进行了比较.当切口的表面半宽长于其深度时,椭圆型的裂纹修理切口具有更低的应力集中系数.将椭圆型的焊接修理形状用于补板与纵骨的连接处,以计算进行焊接修理消除裂纹后结构的最大主应力.结果表明,在消除产生的裂纹以后,含焊接修理切口的结构可以恢复到初始的应力状态.     

不同对接焊缝布置下舰体结构的疲劳强度和极限承载分析

舰船建造中焊接结构强度对船体结构强度分析有着十分重要的意义.对两种不同对接焊缝布置下的船体结构进行疲劳强度和极限承载能力分析.利用国际焊接学会推荐的焊接结构三维块体单元建模.运用Nastran软件计算拉伸和弯曲两种主要受载形式下的结构应力分布,参考有关规范中的S-N曲线对焊接结构进行热点应力疲劳分析比较.同时运用非线性计算软件ABAQUS分析结构在轴向拉伸和弯曲载荷作用下的极限承载能力.分析表明,舰船总段合拢中采用纵骨与板同一截面的对接形式,其结构性能与传统的纵骨与板交错布置的对接形式相当.     

船舶典型板架结构机器人焊接系统

针对船舶典型板架结构的特点,传统焊接机器人无法进行高效率运用的现状,开发出一种无需人工示教编程的全自动机器人焊接系统。该系统采用结构化非示教编程技术,通过激光扫描来获取结构数据,经过后台计算得到焊缝具体位置及起止点。整个焊接过程无需人工干预,机器人系统可自动寻找焊缝并进行焊接,包括平角焊、立角焊、包角焊、圆弧焊等多个复杂位置焊缝。该机器人系统适用于船舶典型板架结构的焊接,解决了传统焊接机器人无法焊接装配精度不高、无工装夹具、焊缝短且结构复杂的结构件的问题。     

角焊缝角变形产生机制的研究

以T形焊接接头为算例,用有限元数值计算方法研究了六个固有应变分量各自对角焊缝角变形的作用效应,发现导致角变形产生的主要因素是与焊缝平行的平面内垂直于焊缝方向的固有剪切应变分量;将该固有剪切应变分量以均匀和非均匀两种分布形式施加在焊缝区,发现只有非均匀分布的固有剪切应变使焊接接头产生角变形.由此可知:角焊缝角变形产生的主要原因是在焊缝及其附近区域不均匀分布的固有剪切应变分量,而不是板厚方向上非均匀分布的横向固有正应变分量.此结论指出了关于焊接角变形产生机制的传统思维的认识误区,对研究预测角焊缝角变形简化方法具有指导意义.     

船体结构填角焊缝的设计规范分析

说明船体结构角焊缝的受力分析及强度条件，阐明角焊缝剪切强度系数的涵义及其在填角焊缝设计中的应用。     

典型结构的螺母焊接工艺研究

为得出不锈钢螺母的合理焊接工艺,本文选取了两种不同规格的焊条,开展了典型船体钢骨架结构的螺母焊接试验。试验结果表明:无论是采用哪种规格的焊条进行焊接,从宏观焊缝质量来看,绝大部分螺母四周的角焊缝成型良好;从焊接变形情况来看,整体上船体钢骨架结构的面板焊接变形不大;采用直径Φ2.5焊条焊接的焊缝质量优于直径Φ3.2焊条焊接的焊缝质量。