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。     

焊接缺陷对铝合金板架疲劳寿命影响的试验分析

[目的]为研究焊接缺陷对铝合金板架结构疲劳寿命的影响,[方法]首先,利用X射线对2种节点形式的铝合金板架试件焊缝部位进行拍照,筛选出含与不含焊接缺陷的铝合金板架,并通过对X射线图像的分析得到铝合金焊接缺陷的主要类型;然后,在不同载荷作用下,对含与不含焊接缺陷的2种铝合金板架试件开展疲劳试验,以获得铝合金板架的疲劳寿命;最后,运用ABQUAS软件建立含3种焊接缺陷的板架试件的局部仿真模型,分析和揭示含焊接缺陷板架结构失效产生的机理。[结果]试验结果表明:含焊接缺陷的试件失效是由于焊缝端部缺陷处出现裂纹,扩展后导致纵骨腹板发生断裂;而不含焊接缺陷的试件失效与节点形式有关,均是在循环载荷作用下纵骨面板失效产生疲劳裂纹,扩展到腹板后导致纵骨发生断裂。[结论]研究成果可为铝合金焊接结构的疲劳寿命评估及焊接缺陷对疲劳寿命的影响提供参考。     

ZGMn13—4钢板的焊接性能研究

本分析了ZGMn13-4钢板的焊接工艺性，介绍了某舰艇上ZGMn13-4钢板的焊接工艺。     

船舶曲面板列焊接自动化

探讨采用定点支柱式可调曲形胎架、两轴旋转变位胎架和机械自动化焊接装备组成的模拟系统,以实现曲面板列自动化焊接工艺技术。采用自动化焊接小车,使其与可调曲形胎架协调运行,在胎架调节中运用比例-积分-微分(Proportion Integral Derivative,PID)控制技术,实时将曲面板列焊接的位置由大倾斜位置变为平位置,实现曲面板列的自动化焊接。     

基于FGB法的船体曲面拼板焊接工艺研究

介绍了FGB法曲面外板高效焊接工艺的来源和应用现状,阐述了该焊接工艺的应用价值。针对国内船舶制造企业在曲面板焊接时遇到的反变形值和余量加放控制的问题,运用有限元方法对FGB法焊接进行数值模拟,计算分析该焊接方法可能引起的变形。设计并完成了FGB法焊接试验,将实验结果与理论计算结果相对比,验证了FGB法具有较小的焊后变形。通过生产现场的应用试验,详细分析了FGB法焊接工艺在实际应用中的现场适用性和实用性。并通过与原先曲面板CO2气体保护焊的对比研究发现:FGB法焊接工艺具有焊后变形小、焊接效率高等优点,可以完全不需要通过调整胎架的方式加放反变形。在曲面外板拼板焊接时使用FGB工艺可以提升焊接自动化水平,焊接效率提升明显,节约辅助材料。     

锥柱耐压壳高强度钢典型焊接接头残余应力研究

锥柱耐压壳常采用高强度钢建造,高强度钢对焊接残余应力较为敏感,因此有必要针对耐压结构典型焊接接头的残余应力进行研究。本文基于热弹塑性相关理论,采用Ansys的APDL语言编制焊接残余应力数值模拟程序。研究板厚、板宽、锥角以及焊接速度、焊喉温度对典型焊接接头轴向焊接残余应力的影响。研究表明:锥柱耐压壳凹面焊趾附近区域残余拉应力较大,应作为疲劳强度研究的重点区域。板厚和焊喉温度对残余拉应力的影响较残余压应力大;板宽和锥角对残余拉、压应力影响均较大。本文的研究可以控制焊接残余应力和优化焊接加工工艺,并为后续耐压结构疲劳强度的研究奠定相关理论基础。     

船体板架纵骨错位对焊接变形及应力的影响

在船体板架的焊接工序中,由于制造误差产生的纵骨错位问题对焊接过程及焊接质量产生不利影响。以典型船体板架为例,在纵骨强制对齐的基础上采用顺序耦合的热弹塑性有限元法对其焊接过程进行数值仿真分析,研究纵骨错位量对焊接变形和应力的影响规律。结果表明,随着错位量的增加,错位纵骨两侧板格焊接变形分布的不对称性逐渐增强,左右两侧板格变形差值最大可增加3.7倍,且当错位量一定时,外板厚度越小纵骨错位的影响越大。此外,纵骨强制装配产生的应力与板架焊后残余应力均随错位量的增大而增加,当错位量为10 mm时,残余拉应力与压应力分别是纵骨未错位情况下的4.4倍与4.9倍。     

邮轮板架焊接顺序优化及变形控制

优化焊接顺序、控制薄板变形是邮轮建造精度管理中的重要组成部分。通过有限元软件ABAQUS,以典型薄板板架结构为研究对象,采用基于分段移动热源模型的热弹塑性有限元法进行焊接顺序优化及变形控制研究。结果表明：无外部约束条件下,板架易发生局部波浪变形,且失稳模态与焊接顺序相关;对于同向多筋板结构,单条加筋板单向焊接有利于收缩变形精度控制,单条加筋板双向焊接有利于垂向变形精度控制;对于板架结构,纵骨先装、横梁双向同时焊接（方案H）满足流水线生产且有利于纵向和垂向变形精度控制。施加工装夹具可抑制板架失稳变形和扭曲变形,减小整体垂向变形20%～30%,但布置复杂的夹具较布置简单的夹具对垂向变形无有效增益。     

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。     

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。     

Q690E高强钢窄间隙MAG立焊工艺

针对海洋平台桩腿齿条板传统焊接质量稳定性差和生产效率低的现状,提出双面窄间隙MAG立焊新工艺。对双面窄间隙MAG立焊工艺过程进行说明,并与手工电弧焊工艺进行比较,最后进行双面窄间隙MAG立焊焊接试验。试验过程中针对试板双面焊接采用双机器人异步焊接方法保证焊接质量提升焊接效率。依据工艺评定规范AWS D1.1 2010,对焊接接头开展的工艺评定试验,评定结果表明双面窄间隙MAG立焊工艺满足规范要求,推进了双面窄间隙MAG立焊工艺应用于桩腿齿条板焊接的进程。     

气电立焊焊接工艺要素及施工注意事项

文章在实践的基础上,介绍了气电立焊设备、焊接材料及各项焊接参数和焊接过程中的注意事项,并比较分析板厚δ=30 mm的高强度钢DH36及板厚δ=25 mm的高强度钢EH36两种规格板材的焊接工艺,阐述气电立焊焊接工艺在实际生产中的实用性。     

厚板焊接残余应力的试验研究

通过盲孔法,测定了不同焊接接头、不同板厚、不同焊接工艺下厚板的焊接残余应力,在考虑了塑性影响的基础上,得到了厚板焊接残余应力的分布规律.分析讨论了焊接接头、板厚、焊接工艺以及焊接坡口大小对焊接残余应力分布的影响及原因.结果表明,采用自由焊工艺,可以减小焊接残余应力.而调整焊接顺序,则可以改变焊接残余应力的峰值位置.合理设计承载面的坡口大小,可以有效降低焊接残余应力对结构强度的影响.     

浮筒建造中的夹角焊问题

浮筒是架设水上排泥管的专用设备,对浮筒两端封板的焊接工序,一直采用传统工艺,因此,改进浮筒封板焊接工艺,就是本文所要探讨解决的问题。     

船体分段钢结构焊接变形控制方法

船体分段钢结构焊接变形导致焊接工艺下降,提出基于极限强度应变动态调整的船体分段钢结构焊接变形控制方法。构建船体分段钢结构船体板和加筋板试件的载荷分析模型,通过累积塑性损伤和疲劳裂纹损伤特性分析,建立循环载荷幅值响应与裂纹分布的动态分布关系,根据单调载荷下船体板极限强度的应变特征分析和动态反馈调整,实现对船体分段钢结构焊接变形控制。测试表明,该方法提高了船体分段钢结构焊接的可靠性,降低变形屈服响应,提高极限承载性能。     

U型激光焊接夹层板极限强度试验研究

激光焊接夹层板因具有优越的力学性能以及众多结构优点在舰船防护结构设计中具有广阔的应用前景。本文以U型激光焊接夹层板为研究对象,设计其激光制造工艺流程,加工得到U型激光焊接夹层板试件;开展夹层板极限强度性能试验,通过试验得到了夹层板横向、纵向弯曲时的极限承载力及相应的变形模式;采用ABAQUS软件模拟试验工况,开展数值仿真研究,通过与试验结果进行比较,验证、完善有限元数值仿真分析技术,研究成果可为夹层板船体结构力学性能分析提供技术支撑。     

U型激光焊接夹层板极限强度试验研究

激光焊接夹层板因具有优越的力学性能以及众多结构优点在舰船防护结构设计中具有广阔的应用前景。本文以U型激光焊接夹层板为研究对象,设计其激光制造工艺流程,加工得到U型激光焊接夹层板试件;开展夹层板极限强度性能试验,通过试验得到了夹层板横向、纵向弯曲时的极限承载力及相应的变形模式;采用ABAQUS软件模拟试验工况,开展数值仿真研究,通过与试验结果进行比较,验证、完善有限元数值仿真分析技术,研究成果可为夹层板船体结构力学性能分析提供技术支撑。     

船用EH36钢厚板焊接工艺探讨

本文介绍船用高强度钢EH36厚板的焊接工艺方法，通过试验选择适合我公司的焊接工艺，应用于船舶焊接生产中。     

船舶薄板结构焊接变形模拟预测

本文针时典型的船舶板架结构,设计开发了专用的船舶结构焊接变形预测软件。为验证该软件预测的准确性,通过对一典型板架结构的实焊变形测量与软件预测结果进行对比,发现软件预测的变形趋势及量值与实测相吻合。开发的焊接变形预测软件,焊接模拟分析过程简单,易于操作,焊接变形预测准确。     

客滚船压筋板极限承载力数值计算及敏感性分析

针对新型客滚船上采用的槽型压筋板，利用非线性有限元软件ABAQUS中的risk算法对设置初始压制缺陷的槽型压筋板模型进行受压极限承载力计算。计算发现槽型压筋板中部与焊接扁钢的板边部分所受压屈曲极限承载力不同，因此将槽型压筋板分成2个部分进行研究。通过计算并利用MATLAB对数据回归分析后发现：对于槽型压筋板中间部分，随着槽型间距和压筋板长度的增加，线性屈曲压力减小，受压极限承载力减小，破坏时的最大挠度增加；随着厚度增加，线性屈曲压力和受压极限承载力增加较少，破坏时的最大挠度降低。针对槽型压筋板焊接扁钢的板边部分，缩短板边扁钢与旁边槽型的间距及提高焊接扁钢的腹板厚度均能提高压筋板板边的极限承载压力。设计中可通过在压筋板边焊接扁钢且增加扁钢尺寸或以焊接制造的方式增加槽型高度减小槽型间距，以提高压筋板的极限承载力。