大型船體結(jié)構(gòu)焊接變形的數(shù)值仿真.pdf

1、眾所周知,焊接技術(shù)在現(xiàn)代船舶工業(yè)中的地位變得越來越重要,焊接技術(shù)水平對提高船舶焊接生產(chǎn)效率、縮短船舶建造周期、降低成本、提高企業(yè)競爭力具有舉足輕重的作用。而在焊接過程中焊接變形不但備受重視而且又是難以控制的環(huán)節(jié)。焊接變形造成焊件形狀尺寸改變,當(dāng)受到工作載荷作用時(shí),焊接變形產(chǎn)生的附加彎矩和應(yīng)力集中現(xiàn)象是造成船舶結(jié)構(gòu)早期失效的主要原因。因此,預(yù)測及控制焊接變形已經(jīng)是實(shí)際生產(chǎn)中必須要解決的問題。
　　預(yù)測大型復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)的焊接變形必須解

2、決兩個(gè)問題。其一是要保證足夠的預(yù)測精度,其二是要節(jié)約運(yùn)算時(shí)間和成本。焊接熱彈塑性有限元法在焊接數(shù)值模擬中得到廣泛應(yīng)用。但它需要的計(jì)算時(shí)間長、計(jì)算規(guī)模大,目前只適用于焊接接頭及較小結(jié)構(gòu)的焊接行為力學(xué)分析,因而用于預(yù)測大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)焊接變形時(shí)還有限。
　　本文采用日本學(xué)者提出的殘余應(yīng)力之源的固有應(yīng)變的理論,開展大型復(fù)雜船體結(jié)構(gòu)的焊接變形預(yù)測研究工作。固有應(yīng)變法是一種相對快速的、有效的、近似的方法,并能夠得到一定準(zhǔn)確度的焊接變形值,為確定

3、反變形量提供一種有力的、新的計(jì)算工具。這種方法具有非常大的工程實(shí)用意義和發(fā)展前景。需要注意的是,固有應(yīng)變法是建立在船體結(jié)構(gòu)焊接的固有應(yīng)變數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)之上,固有應(yīng)變數(shù)據(jù)庫是確保預(yù)測焊接變形結(jié)果準(zhǔn)確的前提。
　　本文算例采用基于固有應(yīng)變預(yù)測法和彈性板單元有限元法,利用焊接結(jié)構(gòu)變形專用預(yù)測軟件Weld_sta對研究對象進(jìn)行焊接變形模擬計(jì)算,預(yù)測其焊接變形。固有應(yīng)變預(yù)測法是在大量的計(jì)算和實(shí)測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,整理得到簡化的以板厚為參數(shù)的固有應(yīng)變計(jì)

4、算公式,并建立船體結(jié)構(gòu)焊接的固有應(yīng)變數(shù)據(jù)庫,為預(yù)測大型復(fù)雜船體結(jié)構(gòu)的焊接變形提供可能。
　　研究結(jié)果表明,基于固有應(yīng)變法的專用焊接軟件Weld_sta可以成功預(yù)測大型復(fù)雜船體結(jié)構(gòu)的焊接變形,為確定反變形量和精度造船的實(shí)現(xiàn)提供一種新計(jì)算工具,為預(yù)測大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的焊接變形提供一種新的思路和方法。
　　通過以上的工作基本實(shí)現(xiàn)了大型復(fù)雜船體結(jié)構(gòu)焊接變形的預(yù)測模擬,由于焊接過程的復(fù)雜性,考慮影響焊接變形的因素不夠全面,還存在一定的差距