船体平面分段焊接变形与其矫正

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1、船体平面分段焊接变形及其矫正3．2．3结构沿宽度方向的简化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．213．2．4简化后结构模型展示⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．223．3材料属性的定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯243．4热源模型的选取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯253．5边界条件的定义⋯●⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯263．5．1热边界条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．263．5．2位移边界条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．273．6Marc生死单

2、元技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯283．7焊接数值模拟结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯293．7．1焊接温度场模拟结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．293．7．2焊接变形模拟结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．333。8本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯354船体平面分段焊接变形的火焰矫正⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯364．1火焰矫正焊接变形的原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯364．2火焰矫正加热特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、364．3火焰矫正应用范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯374．4火焰矫正工艺参数选取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯384．4．1火焰矫正加热温度及加热温度的控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯384．4．2火焰矫正加热方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．394．4．3火焰矫正加热速度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．404．4．4火焰矫正冷却方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．404．4．5火焰矫正气体流量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯，414．4．6火焰矫正加热位置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．424．5船体平面分段焊接变形的火焰矫正参数设置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．434．6火焰矫正模拟结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯454．6．1火焰矫正温度场模拟结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．454．6．2火焰矫正变形模拟结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．474．7本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯49结j沧⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．50参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51致谢⋯⋯

5、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．54大连理工大学学位论文版权使用授权书⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯55大连理工大学专业学位硕士学位论文1绪论1．1选题背景及意义焊接作为一种灵活高效的连接方式广泛应用于船舶与海洋结构物制造之中。从零部件的装焊到分段的装配，直至总段的合拢，焊接大量应用于船体建造的各个工序。据统计，船体焊接工时占船体建造总工时的30％～40％，焊接成本占船体建造成本30％～50％。【1，2】焊接过程中，焊件受不均匀热循环作用后产生热压缩塑性应变引起焊接变形。加热过程中焊缝及热影

6、响区材料热膨胀受到温度较低材料的压缩作用，产生压缩塑性应变；冷却过程中却受到温度较低材料的拉伸作用，产生拉伸塑性应变。拉伸塑性应变并不足以完全抵消压缩塑性应变，导致焊件产生焊接变形。【3巧】船体分段焊接变形对船舶建造和安全使用带来诸多不利影响。焊后底板的凹凸不平将对下一阶段的装配和焊接带来困难，同时也影响船体外形美观；结构的纵横收缩变形将引起尺寸精度下降；工作载荷作用下引起的附加弯矩和应力集中现象将降低结构的承载能力和疲劳强度。因此，准确掌握船体分段焊接变形的分布规律并对己产生的焊接变形进行合理矫正显得至关重要。[6-81焊接过程是一个复

7、杂的热力耦合过程，而焊接结构又变化多样，因此实际生产中难以掌握焊接变形的变化规律。多年来国内外专家学者对焊接变形的预测方法做了大量研究。伴随着数值方法和计算机技术的飞速发展，这方面的研究更是成果显著。目前，预测焊接变形的方法主要有：实验法，解析法，数值模拟法。实验法是通过实验建立经验曲线或者公式，需要耗费不少人力物力；解析法基于平截面假定等简化假定，故只适用于简单焊接结构焊接变形的预测，对于复杂结构的求解较为困难。数值模拟法模拟焊接物理现象，采用控制方程描述焊接过程，通过数值分析方法求解该过程从而对该过程得出定量认识。只需少量实验来验证数

8、值模拟结果是否合理，比较经济适用。[9-12]机械矫正和火焰矫正是船厂常见的两种矫正方法。前者是通过对变形结构施加外力使焊缝处产生伸长变形，抵消焊缝压缩塑性变形，适用于矫正塑性良好的小型焊接构