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。     

大型尾部分段装焊固有应变有限元计算精度控制技术

船舶建造精度控制是对造船全过程的尺寸精度分析与控制,随着船体结构加工精度的不断提高,装配工艺装备、工艺程序的不断优化,船体装配与焊接精度控制的重点是对焊接过程中所产生的变形开展有效监测与防控。固有应变有限元计算是通过避开复杂的焊接过程,采用简单的弹性静载分析,简化计算过程,辅之于专用焊接变形预测软件,对焊接过程中的固有应变进行预测,给出相应的焊接变形补偿量,从而达到精度控制的目标要求,并在575000DWT散货船尾部分段生产实践中加以了应用。     

现代化造船模式下的分段精度控制工艺研究

现代化造船模式主要依托于造船成组技术,使船体建造从钢板切割到分段搭载的工序流程化,将船体分段主要分为平直分段和曲面分段。为了加强船体建造的精度,提高造船的生产效率,分析了平直分段和曲面分段的特点,并结合不同分段的特点进行了分段精度控制工艺研究。结果表明:运用现代化造船模式下的分段精度控制工艺能大大加强分段的施工精度与生产效率。     

基于机器人焊接的机舱曲面分段划分方法改进与评价分析

分析了船舶曲面分段的结构和建造特点,并分析了基于机器人焊接的曲面分段划分考虑的影响因素。以8万t级散货船机舱曲面分段为例,介绍了三种不同的划分方法,然后利用模糊综合评价法对三种不同的划分方法进行评判分析。结果表明:方法三为最佳划分方法。按照该方法划分机舱曲面分段后更有利于焊接机器人进行焊接。     

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。     

基于数据驱动的船体板件数控等离子切割精度控制

摘 要：船体板件切割的尺寸误差直接影响船体分段制造的尺寸精度，造成分段精度难以满足整船装配精度要求。为提升船体板件的数控等离子切割精度水平，本文首先基于板材切割过程的大量精度数据，引入统计过程控制(Statistical Process Control, SPC)方法，评价了数控等离子切割的精度状况；然后再结合现场工艺过程分析精度数据的过程控制图，确定了影响切割精度的主要因素；同时，针对主要影响因素提出了相关改进措施，并借助过程控制图对切割精度进行循环控制；最后使用假设检验的方法，从样本到整体验证了切割精度的提升。     

基于高频感应加热的船用钢板材弯曲成形

在船舶建造过程中,高频感应加热是实现船体板材高效高精度弯曲成形的重要方法。首先采用25 kW新型高频感应加热设备,进行不同感应加热过程及工艺的试验,得到典型弯曲形式的船体外板(马鞍型和帆型)。同时,采用三坐标定位仪进行面外弯曲变形的测量和曲面重构,得到试验板材面外弯曲变形的分布和数值。通过热-弹-塑性有限元分析与弹性有限元分析两种方法,计算预测板材在高频感应加热作用下的面外弯曲变形,两种数值方法预测的板材面外弯曲变形趋势和数值与测量结果比较吻合,且在弹性有限元分析中,计算机资源消耗少,计算结果精度高。     

基于高频感应加热的船用钢板材弯曲成形

在船舶建造过程中,高频感应加热是实现船体板材高效高精度弯曲成形的重要方法。本文首先采用25KW新型高频感应加热设备,进行不同感应加热过程及工艺的实验,得到典型弯曲形式的船体外板（马鞍型和帆型）。同时,采用三坐标定位仪进行面外弯曲变形的测量和曲面重构,得到实验板材面外弯曲变形的分布和数值。通过热-弹-塑性有限元分析与弹性有限元分析两种方法,计算预测板材在高频感应加热作用下的面外弯曲变形;两种数值方法预测的板材面外弯曲变形趋势和数值与测量结果比较吻合,且在弹性有限元分析中,计算机资源消耗少,计算结果精度高。     

基于L-M算法的BP神经网络预测艉轴管圆柱度误差

为优化艉轴管镗孔的镗削工艺,研究镗削用量和加工过程中各影响因素对艉轴管尺寸误差的影响,采用基于L-M算法的BP神经网络对影响艉轴管镗孔的各因素进行分析,得到艉轴管镗孔误差与各因素之间的非线性关系.建立多输入单输出的BP神经网络模型,并应用镗孔的实际数据对其进行训练.采用正交试验法得到相应的加工数据,对预测模型的有效性进行验证,结果表明,采用基于L-M算法的BP神经网络建立的艉轴管镗孔误差预测模型,能对艉轴管的镗孔误差进行较为准确的预测.     

45000t集装箱滚装船水密门精度控制

为更好地控制集装箱滚装船门框结构的安装精度，以45000t集装箱滚装船中只包含水密门结构的分段为例进行水密门精度控制研究。通过研究该分段的建造方式，改进分段的建造工艺，合理安排门框结构在分段建造过程中的安装顺序，进而缩减结构变形；同时，利用精度测量仪器进行跟踪测量，保证始终把精度控制在有效范围内。对焊接过程中采用的焊接方法进行研究，改进焊接工艺，采取逐步退焊法控制焊接热量，进而减少焊接变形。通过对分段水密门门框结构的安装工艺及焊接工艺进行研究，将理论与实践相结合，总结出一套行之有效的建造工艺，确保分段门框结构安装精度得到有效控制，保证水密门的性能，为该系列船后续的分段建造提供参考。     

20000TEU集装箱船水密横舱壁结构精度建造的预控

水密横舱壁作为20000TEU集装箱船的关键结构,对尺寸精度的要求十分严苛,尤其是焊接变形严重影响其建造精度。针对这一问题,采用基于固有变形理论的弹性有限元分析,来预测水密横舱壁结构的面外焊接变形。同时,比较了计算固有变形的两种方法的准确度,并且总结了热输入与固有变形各分量的经验公式,还提出了减小面外焊接变形的措施。结果表明,通过与实测数据对比验证了弹性有限元分析可快速、准确地预测水密横舱壁结构的面外焊接变形;对于对接接头,变形反演法比应变积分法得到的横向固有弯曲更准确;热输入与固有变形各分量呈线性递增关系;将整个水密横舱壁结构由原来的3段分成5段,并采用对称焊接顺序,面外焊接变形最小,同时会降低对船厂吊装能力的要求。     

20000TEU集装箱船水密横舱壁结构精度建造的预控

水密横舱壁作为20000TEU集装箱船的关键结构,对尺寸精度的要求十分严苛,而焊接变形严重影响其建造精度。针对这一问题,采用基于固有变形理论的弹性有限元分析,来预测水密横舱壁结构的面外焊接变形。比较了计算固有变形的两种方法的准确度,并且总结了热输入与固有变形各分量的经验公式,还提出了减小面外焊接变形的措施。结果表明,通过与实测数据对比验证了弹性有限元分析可快速、准确地预测水密横舱壁结构的面外焊接变形;对于对接接头,变形反演法比应变积分法得到的横向固有弯曲更准确;热输入与固有变形各分量呈线性递增关系;将整个水密横舱壁结构由原来的3段分成5段,并采用对称焊接顺序,面外焊接变形最小,同时会降低对船厂吊装能力的要求。     

船体曲率板感应加热成形工艺研究

[目的]在船舶建造过程中,板材的弯曲成形工艺不仅影响建造成本及周期,而且其成形精度也会影响船舶的水动力性能及其运营成本。[方法]针对船体板材双曲率成形效率低且精度差等问题,首先以感应加热作为热源,实现热弯成形,得到典型的帆形曲率板;然后通过高效的热?弹?塑性有限元(TEP FE)计算及基于弯曲力矩的弹性有限元计算,再现板材双曲率热弯成形的力学响应;同时,研究感应加热过程工艺参数影响板材弯曲成形的力学机理,提出线性逼近迭代二分法,实现板材热弯成形中加热位置和热源移动速度等工艺规划,并进行板材热弯成形过程及参数的有限元计算验证。[结果]结果显示,采用基于规划的工艺参数计算分析所得面外弯曲变形与目标曲率板的弯曲形状相当吻合。[结论]研究结果验证了线性逼近迭代二分法在实际工程应用中的可行性和准确性,并为曲率板成形工艺的优化提供了新的解决方案。     

控制焊接变形提高船体建造质量

为提高船舶的建造质量,必须进行一系列工艺准备工作。在这些准备工作中,零部件补偿量与分段反变形措施两项,往往容易被忽视。补偿量主要考虑切割割缝损失与焊接接缝收缩;反变形主要考虑焊接接缝角变形所造成的分段扭曲变形。补偿量与反变形措施考虑周全,将给顺利安装和总体线型质量带来极大的好处。本文介绍中华造船厂在建造4400吨级多     

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。     

基于显式求解的板材卷制成形力学行为分析

三辊卷制成形作为船体外板弯曲成形加工的主要方法,影响船体建造的精度和效率。本研究针对船体外板的三辊卷制成形过程,基于ANSYS和LS-DYNA的非线性显示求解,考虑了轴棍-板材的接触问题和卷制成形的力学行为,预测的板材弯曲形状与实际测量数据基本吻合。同时,研究了板材材质、上辊下压位移以及下辊间距等对板材卷制成形精度的影响,建立了各工艺参数与板材卷制曲率半径间的数学关系,并进行了验证。     

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。     

船舶在建造过程中焊接变形的形成及控制

在船舶建造过程中,大量构件的焊接变形不利于船体分段建造精度的控制,从而影响船舶建造的质量.通过分析船体构件焊接变形产生的原因及影响因素,并考虑船舶构件建造过程中各阶段的特点,总结出船舶建造不同阶段减小船舶变形的结构设计措施和建造工艺措施,从而达到满足船舶强度及使用性的要求.     

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。