【摘要】：焊接作為目前船舶建造過程中最常見的連接手段,由于具有溫度高且分布集中的特點,往往會使得焊件在焊后存在一定程度的焊接變形和殘余應(yīng)力。為了不影響焊接構(gòu)件的正常使用和船舶的美觀性,一般都需要采用熱矯平的方法,對焊件進行焊接變形的矯平和殘余應(yīng)力的消除。傳統(tǒng)方法是采用火焰加熱,但由于火焰加熱熱效率低,不易控制,尤其是對薄板的矯正效果較差,人們逐漸將具有“集膚效應(yīng)”的電磁感應(yīng)加熱技術(shù)應(yīng)用到船舶建造當中,該技術(shù)對于薄板的焊接變形具有良好的矯正效果。薄板在船舶上層建筑被廣泛應(yīng)用,但薄板由于焊接而產(chǎn)生的變形往往更加多變、復(fù)雜。為了能夠使得薄板結(jié)構(gòu)的焊接變形得到有效的矯正和控制,本文選用移動的感應(yīng)加熱器作為熱矯平熱源,并選用船舶建造當中最常見的加筋板結(jié)構(gòu)作為研究對象,基于ANSYS有限元數(shù)值模擬軟件,建立加筋板結(jié)構(gòu)的焊接有限元模型和移動式感應(yīng)加熱有限元模型,進行數(shù)值模擬計算,獲得焊接溫度場、感應(yīng)加熱溫度場、焊接變形場和感應(yīng)加熱變形場。首先研究了感應(yīng)加熱溫度分布規(guī)律和鋼板面板厚度d、感應(yīng)加熱的電流大小I、電流頻率f、感應(yīng)器的移動速度v,四個感應(yīng)加熱參數(shù)對于加熱溫度的影響規(guī)律,并對沿垂直加熱線方向的溫度分布,用高斯函數(shù)進行擬合,獲取函數(shù)特征參數(shù),基于支持向量機算法(SVM-Support Vector Machine),建立數(shù)學預(yù)測模型,實現(xiàn)了對特征參數(shù)的準確預(yù)測,為感應(yīng)加熱溫度場分布規(guī)律的研究提供了新的思路;其次,對加筋板結(jié)構(gòu)的焊接變形和感應(yīng)加熱變形的變形特點和變形形式進行了研究,并基于SVM建立了以d、I、f為輸入量,以感應(yīng)加熱矯正量為目標函數(shù)的數(shù)學預(yù)測模型,最終實現(xiàn)了對感應(yīng)加熱矯正量進行準確預(yù)測的目的,結(jié)果表明基于SVM的數(shù)學預(yù)測模型,能夠較好地解決感應(yīng)加熱溫度預(yù)測和感應(yīng)加熱矯正量預(yù)測等高維的非線性問題;最后,對存在焊接變形的加筋板結(jié)構(gòu),在考慮焊后殘余應(yīng)力的基礎(chǔ)上,進行感應(yīng)加熱矯正,針對不同的板厚,尋找最佳的感應(yīng)加熱參數(shù),并從最終變形量大小與焊接變形量的對比、感應(yīng)加熱過程對于結(jié)構(gòu)內(nèi)部縱向殘余應(yīng)力分布的影響,這兩個方面對矯正效果進行描述,結(jié)果表明可以通過調(diào)整感應(yīng)加熱參數(shù),對薄板的焊接變形進行有效矯正。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U671.8

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