船体平面分段焊接变形及其矫正.pdf

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1、DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY工酲颀士莩位坨文船体平面分段焊接变形及其矫正工程领域—盤座呈作者姓名指忌教肺刘玉君教授答辩日期一—一——专业学位硕士学位论文船体平面分段焊接变形及其矫正作者姓名赵鸽学科、专业船舶与海洋工程学号指导教师刘玉君教授赵东升讲师完成日期大遠理工大嗲大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的

2、同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：船体平面分段焊接变形及其矫正作者签名：毛日期：年厶月日大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要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。焊接过程中，焊件受不均匀热循环作用后产生压缩塑性应变引起焊接变形。船体分段焊接变形会影响船舶建造精度和安全使用。因此，计算并分析船体分段焊接变形的规律，建立并验证火焰矫正焊接变形的理论依据显得至关重要。底板与

3、多骨材形角接的平面分段是船体最常见的分段之一，本文以此类分段为研究对象探索其焊接变形规律及其火焰矫正工艺参数。根据单元尺寸对底板挠曲量和单元总数的影响，选定焊缝及近缝区单元尺寸为；根据结构特点对研究对象进行纵向和横向简化，单元总数剧烈下降，计算效率提高。采用有限元分析软件建立简化后结构的三维热弹塑性有限元模型并模拟焊接过程，得出船体平面分段焊接变形规律。焊后底板挠曲变形呈波浪状，挠曲发生在相邻的两个筋板之间，筋板对应的底板位置没有挠曲变形，两筋板之间底板的中间位置挠曲变形量最大，这与实际情况相符。探索船体平面分段焊接变形的火焰矫正工艺参数，提出基于‘火

4、焰矫正线能量焊接线能量’的气体流量选取公式。对矫正过程进行有限元分析，经过筋板两侧双线背烧，以及针对底板自由边的二次矫正，筋板间底板的挠曲变形和底板自由边的挠曲变形基本上得到完全矫正，残余变形量不到。关键词：焊接变形；火焰矫正；有限元；挠曲船体平面分段焊接变形及其矫正；‘’：；大连理工大学专业学位硕士学位论文目录胃绪论选题背景及意义焊接变形预测方法的发展与现状实验法解析法数值模拟法焊接数值模拟的发展与现状国外焊接数值模拟的发展与现状国内焊接数值模拟的发展与现状焊接变形矫正方法机械矫正火焰矫正本文的主要内容焊接过程的有限元分析理论焊接温度场的有限元分析焊

5、接热过程的特点焊接热传递的基本方式焊接温度场的有限元解法焊接应力和变形的有限元分析塑性理论焊接热弹塑性的有限元分析焊接数值模拟基本流程本章小结船体平面分段焊接变形计算研究对象有限元模型的建立细化区域单元尺寸结构沿长度方向的简化船体平面分段焊接变形及其矫正结构沿宽度方向的简化简化后结构模型展示材料属性的定义热源模型的选取边界条件的定义热边界条件位移边界条件生死单元技术焊接数值模拟结果分析焊接温度场模拟结果焊接变形模拟结果本章小结船体甲面分段焊接变形的火焰矫正火焰矫正焊接变形的原理火焰矫正加热特点火焰矫正应用范围火焰矫正工艺参数选取火焰矫正加热温度及加热温

6、度的控制火焰矫正加热方式火焰矫正加热速度火焰矫正冷却方式火焰矫正气体流量火焰矫正力热位置船体平面分段焊接变形的火焰矫正参数设置火焰矫正模拟结果分析火焰矫正温度场模拟结果火焰矫正变形模拟结果本章小结参考文献大连理工大学学位论文版权使用授权书大连理工大学专业学位硕士学位论文绪论选题背景及意义爆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。从零部件的装爆到分段的装配，直至总段的合拢，爆接大量应用于船体建造的各个工序。据统计，船体偉接工时占船体建造总工时的，馬接成本占船体建造成本。岸接过程中，揮件受不均匀热循环作用后产生热压缩塑性应变引起傳接

7、变形。加热过程中燥缝及热影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，导致堤件产生燥接变形。船体分段煌接变形对船舶建造和安全使用带来诸多不利影响。揮后底板的凹凸不平将对下一阶段的装配和燥接带来困难，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，准确掌握船体分段燥接变形的分布规律并对己产生的燥接变形进行合理矫正显得至关重要。燥接过程是一个复杂的热

8、力稱合过程，而惶接结构又变化多样，因此实际生产中难以掌握择接变形的变化规律。多年来国内外专家学