船體典型板架結(jié)構(gòu)焊接變形規(guī)律研究.pdf

1、船舶建造過(guò)程中的焊接工藝是船舶制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，船體的建造質(zhì)量、生產(chǎn)周期和生產(chǎn)成本在很大程度上受到焊接技術(shù)的影響。焊接變形是焊接過(guò)程中最常見(jiàn)的問(wèn)題之一，它會(huì)使結(jié)構(gòu)形狀發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸精度下降和承載能力降低，其中焊接橫向收縮量的出現(xiàn)會(huì)使結(jié)構(gòu)尺寸變短，導(dǎo)致后續(xù)裝配工作無(wú)法進(jìn)行。為了解決這一問(wèn)題，在焊接之前預(yù)留一定的補(bǔ)償量是一種常用的方法。因此，對(duì)焊接橫向收縮量變化規(guī)律的研究具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文選取了船舶建造過(guò)程中的典型板

2、架結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，運(yùn)用熱-彈塑性有限元的方法對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，分析了材料性能參數(shù)、焊接工藝參數(shù)、焊接順序?qū)附訖M向收縮量的影響。
　　首先，借助商用有限元軟件MSC.MARC，運(yùn)用了雙橢球熱源模型，采用了隨溫度變化的材料性能參數(shù)，對(duì)八筋板結(jié)構(gòu)的焊接過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。研究了材料的三個(gè)熱物理性能參量（熱導(dǎo)率、比熱容及密度）以及四個(gè)力學(xué)性能參量（屈服強(qiáng)度、彈性模量、泊松比、線膨脹系數(shù)）對(duì)焊接橫向變形的影響規(guī)律。結(jié)果表明，隨

3、著熱導(dǎo)率、比熱容及密度的增大，焊接橫向收縮量不斷減小;隨著屈服強(qiáng)度的增加橫向收縮量有減小的趨勢(shì)，隨著泊松比、彈性模量、以及線膨脹系數(shù)的增加焊接橫向收縮量有增大的趨勢(shì)。
　　其次，用同樣的模型研究了焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接橫向收縮量的影響規(guī)律。結(jié)果表明隨著熱源功率和線能量的增大，橫向收縮量在不斷增大;隨著板厚度和焊接速度的增大焊接橫向收縮量在不斷減小。隨著環(huán)境溫度的升高，橫向收縮量有增大的趨勢(shì)。橫向收縮量與線能量的線性關(guān)系較為明顯。