船體典型板架結構焊接變形規(guī)律研究.pdf

1、船舶建造過程中的焊接工藝是船舶制造業(yè)的關鍵技術之一，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的影響。焊接變形是焊接過程中最常見的問題之一，它會使結構形狀發(fā)生變化，進而導致結構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)會使結構尺寸變短，導致后續(xù)裝配工作無法進行。為了解決這一問題，在焊接之前預留一定的補償量是一種常用的方法。因此，對焊接橫向收縮量變化規(guī)律的研究具有很重要的現(xiàn)實意義。本文選取了船舶建造過程中的典型板

2、架結構為研究對象，運用熱-彈塑性有限元的方法對焊接過程進行了數(shù)值模擬計算，分析了材料性能參數(shù)、焊接工藝參數(shù)、焊接順序對焊接橫向收縮量的影響。
　　首先，借助商用有限元軟件MSC.MARC，運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)，對八筋板結構的焊接過程進行了數(shù)值模擬。研究了材料的三個熱物理性能參量（熱導率、比熱容及密度）以及四個力學性能參量（屈服強度、彈性模量、泊松比、線膨脹系數(shù)）對焊接橫向變形的影響規(guī)律。結果表明，隨

3、著熱導率、比熱容及密度的增大，焊接橫向收縮量不斷減小;隨著屈服強度的增加橫向收縮量有減小的趨勢，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。
　　其次，用同樣的模型研究了焊接工藝參數(shù)對焊接橫向收縮量的影響規(guī)律。結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。橫向收縮量與線能量的線性關系較為明顯。