高速船鋼質(zhì)薄板結(jié)構(gòu)焊接變形研究.pdf

1、高速船是一類利用流體動(dòng)力學(xué)原理設(shè)計(jì)并具有高速航行特點(diǎn)的船舶，廣泛應(yīng)用于客運(yùn)、海監(jiān)、緝私、海軍裝備建設(shè)等領(lǐng)域，由于高航速要求導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)輕型化，其船體分段多為薄板結(jié)構(gòu)。 在船體結(jié)構(gòu)建造中，焊接變形一直是困擾建造質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵問題。焊接過程中產(chǎn)生的變形不但影響結(jié)構(gòu)的外觀尺寸，而且還降低結(jié)構(gòu)的局部強(qiáng)度和穩(wěn)定性。對(duì)于薄板船體結(jié)構(gòu)，焊接變形更加難以預(yù)測(cè)。因此，對(duì)薄板結(jié)構(gòu)焊接變形問題的研究具有很重要的意義。一旦產(chǎn)生變形，矯正焊接變形將耗

2、費(fèi)大量的人力和物力。所以，如何控制以致消除焊接變形是提高和改進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)建造質(zhì)量，改善勞動(dòng)強(qiáng)度、降低成本的關(guān)鍵技術(shù)之一。 為了減小焊接變形，一方面必須從下料、成型、裝配以及焊接工藝參數(shù)等方面嚴(yán)格控制；另一方面還可以采取一些反變形措施，利用工裝夾具等方法來控制焊接變形。所有這些都必須建立在正確把握焊接變形規(guī)律的基礎(chǔ)之上。 焊接是一個(gè)牽涉到電弧物理、傳熱、冶金和力學(xué)的復(fù)雜過程。焊接現(xiàn)象包括焊接時(shí)的電磁、傳熱過程、金屬的熔化和凝

3、固、冷卻時(shí)的相變、焊接應(yīng)力與變形等。要得到一個(gè)高質(zhì)量的焊接結(jié)構(gòu)必須控制這些因素。一旦各種焊接現(xiàn)象能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)模擬，我們就可以通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來確定焊接各種結(jié)構(gòu)和材料時(shí)的最佳設(shè)計(jì)、最佳工藝方法和焊接參數(shù)，并對(duì)相關(guān)的變形做出預(yù)報(bào)，為反變形措施提供依據(jù)。 本文首先介紹了高速船船體結(jié)構(gòu)焊接變形分析的研究背景及意義，回顧了國(guó)內(nèi)外對(duì)此問題的研究現(xiàn)狀。然后介紹了溫度場(chǎng)及熱應(yīng)力耦合問題的基本概念和計(jì)算原理，詳細(xì)闡述了利用有限元方法計(jì)算薄板結(jié)構(gòu)焊