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。     

固有应变的概念及其在船舶建造中的应用

本文阐述了固有应变的基本概念及影响因素,介绍了以固有应变为基础的弹性板单元有限元残余变形预测法。通过典型船体结构的焊接变形预测和船板的热应力弯曲成形变形计算的实例,验证了固有应变为基础的弹性板单元有限元残余变形预测法在船舶工业中应用的可行性。     

板单元焊接变形辊式矫平方案研究

通过对U肋桥面板板单元焊接变形的辊式矫正方法的理论分析及有限元数值模拟,提出一种板单元焊接变形机械设备矫正方法,以改善传统火焰矫正工作效率低、成型质量差、工作环境恶劣、能耗较大、污染环境等问题。     

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。     

5083铝合金平板对接焊接变形实验与计算分析

采用实验和数值模拟对5083铝合金焊接变形规律进行了研究。采用热弹塑性有限元法对平板对接焊变形进行分析,结果表明,采用板单元有限元计算的平板焊接横向、纵向、面外变形分布与实验测量结果一致。     

EH36船用钢焊接角变形有限元分析

采用有限元分析方法,根据实际焊接工艺过程,对船舶常用低温高强钢EH36中厚板的二道焊缝焊接温度场及焊接角变形进行了分析.中厚板焊接常为二道的埋弧焊接,在有限元分析中采用生死单元技术进行处理.有限元分析结果显示焊接温度场关于热源中心对称,同一厚度截面方向的节点处的焊接变形相同,而在横向由于焊缝在厚度方向收缩的不均匀性,处于焊缝间隙大的截面的节点焊接变形要大于处于小间隙截面的节点.实验结果证明了有限元分析的准确性.     

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.     

基于热弹塑性有限元法船舶薄板结构焊接变形模拟与预报

本文论述了基于热弹塑性有限元法对不同焊接顺序下薄板焊接变形的模拟和预报,介绍了模拟过程中关键问题的处理,如材料相变的应对措施,移动热源的加载过程的模拟,生死单元法在焊缝生成模拟中的应用。本文以T型构件两侧角焊缝为研究对象,设计4个常用焊接顺序,利用Ansys分别模拟不同顺序下的焊接过程,并进行热弹塑性有限元分析,根据温度场与合位移场分布情况,得出焊接变形的最小的最佳焊接顺序。说明基于热弹塑性有限元法可以实现不同焊接顺序下焊接变形的模拟和预报。计算结果与实测一致。     

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。     

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。     

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。     

钢箱梁板单元件变形火工矫正技术

火工矫正是钢结构领域生产实际中对焊接变形进行矫正的常用方法。本文针对钢箱、梁桥和梁板单元件各类变形形式,详细介绍了加热顺序、位置、温度、形状等火工矫正参数,以及不同变形形式下采用的不同矫正方法,并分别对其矫正工艺进行了阐述。     

壳体对接焊工艺的数字仿真研究

利用ANSYS软件,对圆柱壳体圆周对接焊进行数字仿真分析.仿真过程采用双椭球体热源模拟焊接电弧,利用生死单元模拟焊料填充过程,真实再现了实际的焊接过程.通过数值计算总结了壳体圆周焊的焊接温度场、残余应力场和焊接变形的规律,探讨了焊接工艺以及结构尺寸对焊接残余应力及变形的影响,同时通过与实验测量值的比较,验证了仿真分析的可靠性.采用的数值仿真方法及提出的优化焊接工艺可为工程实际提供参考,具有理论和实用价值.     

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。     

中小型船舶焊接变形控制工艺设计

为减少焊接变形对建造精度、质量和周期影响,结合薄板、中厚板焊后的变形特点,以及中小型船舶建造过程中各阶段的特点,通过对小组立,中、大组立,总组及搭载等阶段中焊接变形实船记录,找出船板选择、船体分段划分、坡口设计、装配及工装、焊接试验、焊接工艺设计、焊接顺序等对焊接变形产生影响的因素。结果表明应在设计阶段考虑焊接变形控制,从而解决船体构件焊接后变形复杂、矫正困难和精度偏差大的难点,为后续中小型船舶建造从焊接工艺设计进行预防和控制焊接变形提供经验。     

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。     

焊接顺序对船体分段的焊接变形影响

采用固有应变法仿真计算不同焊接顺序下船体分段的焊接变形。研究结果表明,在三种焊接顺序下,船体分段整体呈现外张趋势;同一焊接顺序下,纵骨越靠近舷侧,垂向变形越大;从横向和垂向焊接变形来看,先由船中向两舷对称地焊接横向构件,再由船中向两舷对称地焊接纵向构件,即焊接方案A为船体分段较优焊接顺序。     

模块化大型钢结构焊接变形控制

重点研究如何控制模块化大型钢结构焊接期间的变形.以Koniambo镍矿项目为例,详细分析焊接变形产生的原因,对出现的焊接变形的类型进行了归纳.提出在建造过程中为控制焊接变形须采取的必要措施.     

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.