基于殼單元的船體典型接頭焊接變形與殘余應(yīng)力預(yù)測.pdf

1、焊接作為一種高效、可靠的連接方法廣泛地應(yīng)用于船舶制造工業(yè)中,由于焊縫區(qū)域局部的高溫加熱和冷卻造成焊件受熱不均,在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力與變形。焊接初始缺陷的存在會(huì)造成船體結(jié)構(gòu)有效剖面面積的減少,使結(jié)構(gòu)容易發(fā)生失穩(wěn),極大地影響船體結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度。為了準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)船體結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度,保證船體結(jié)構(gòu)的安全性,需要合理考慮和預(yù)測焊后殘余應(yīng)力與變形的分布,因此,本文主要開展了以下幾個(gè)方面的工作:
　　(1)簡要概述了典型平板對接焊接頭的試驗(yàn)情況,

2、并對焊后測量數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理與分析。針對試驗(yàn)焊件建立了具有截面積分特性的板殼單元二維有限元模型,采用高斯面熱源與均勻體熱源組合的混合移動(dòng)熱源,考慮材料物理性能隨溫度的變化特性,對薄板對接溫度場與變形場進(jìn)行了計(jì)算,并與相當(dāng)網(wǎng)格尺寸的三維實(shí)體單元模型計(jì)算結(jié)果及實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比。
　　(2)提出了應(yīng)用于熱彈塑性有限元分析的混合單元模型,針對典型雙側(cè)單道無拘束焊T型接頭,建立了溫度場與應(yīng)力場的混合單元有限元模型,開展了順序耦合的熱彈塑

3、性有限元計(jì)算,研究了T型接頭焊后的殘余變形與應(yīng)力分布,并與相應(yīng)的三維實(shí)體單元模型溫度場、變形場與殘余應(yīng)力場結(jié)果進(jìn)行了對比,驗(yàn)證了混合單元模型的可行性。
　　(3)以船體甲板縱桁為研究對象,采用基于三維板殼單元的熱彈塑性有限元方法,研究了加筋板筋-板角接焊的殘余應(yīng)力和變形問題,分析比較了不同邊界約束和焊接順序時(shí)加筋板的橫向收縮、角變形、縱向彎曲的大小以及殘余應(yīng)力的分布情況,討論了焊縫起止端應(yīng)力集中的情況,為進(jìn)一步研究考慮焊接缺陷的加