本文關(guān)鍵詞：某滾裝船薄板結(jié)構(gòu)變形研究

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【摘要】：薄板具有重量輕、易加工、易成型和連接方便等諸多優(yōu)點(diǎn),能夠滿足節(jié)約材料、減輕自重、降低燃料消耗的要求,在現(xiàn)代造船工藝中的應(yīng)用日益廣泛,汽車滾裝船、艦艇、船舶的上層建筑等大量使用了薄板結(jié)構(gòu)。但薄板結(jié)構(gòu)穩(wěn)性差、易變形的特點(diǎn)給船舶建造過程帶來了諸多問題,不僅影響船舶外觀尺寸、降低建造精度,而且減小結(jié)構(gòu)局部強(qiáng)度和穩(wěn)定性,存在安全隱患。船舶薄板變形分為焊接變形和非焊接變形兩種形式,焊接變形問題影響因素眾多較難控制,非焊接變形主要在薄板結(jié)構(gòu)吊運(yùn)、翻身過程產(chǎn)生。焊接順序是影響焊接變形的關(guān)鍵因素之一,對于焊接順序的選擇,大部分船廠主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn),缺乏必要理論指導(dǎo)。本文以在建汽車滾裝船的兩個(gè)薄板構(gòu)件作為研究對象,利用數(shù)值模擬方法研究不同焊接順序下角焊縫和對接焊縫的變形情況。根據(jù)兩構(gòu)件在實(shí)際焊接時(shí)常用的焊接順序,為每個(gè)模型設(shè)定了四個(gè)焊接順序,利用ANSYS軟件建立有限元模型并使用APDL編寫熱源加載命令流來模擬不同順序下的焊接過程。在模擬焊縫的生成過程時(shí)使用生死單元法模擬焊縫,分析前先將焊縫單元?dú)⑺?焊接過程中隨著熱源的移動(dòng)逐漸激活焊縫單元。先對有限元模型進(jìn)行熱力學(xué)分析得出每個(gè)加載時(shí)刻以及冷卻后的溫度場,然后再進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,使用APDL編寫熱載荷讀取命令流,讀取每個(gè)熱源加載時(shí)刻焊件上溫度載荷,進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,得出每個(gè)熱源加載時(shí)刻和冷卻后的應(yīng)力場、合位移場,根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以直觀地觀察到薄板結(jié)構(gòu)在不同焊接順序下的變形情況,從而辨別出最佳焊接順序。論文分階段論述了控制薄板結(jié)構(gòu)焊接變形的措施,控制焊接變形的措施一般可以分:焊前措施、焊接過程中措施和焊接后的措施,每個(gè)建造階段薄板結(jié)構(gòu)變形的控制質(zhì)量直接影響后續(xù)制造階段,所以每個(gè)建造階段都要制定控制焊接變形的工藝措施,并把變形量控制到精度范圍內(nèi)才能進(jìn)入下一個(gè)建造流程。薄板結(jié)構(gòu)的非焊接變形主要產(chǎn)生于吊運(yùn)和翻身階段。吊環(huán)規(guī)格、吊環(huán)數(shù)量以及安裝位置三個(gè)因素對非焊接變形產(chǎn)生顯著影響,對這三個(gè)影響因素進(jìn)行優(yōu)化并選擇合適的吊運(yùn)翻身方式以及薄板結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部加強(qiáng)可有效控制非焊接變形大小。通過研究分析,文章確定了兩個(gè)典型薄板構(gòu)件的最佳焊接順序,論述了非焊接變形的因素,介紹了控制薄板結(jié)構(gòu)變形的工藝措施。
【關(guān)鍵詞】：薄板變形 焊接順序 焊接變形 非焊接變形 Newton-Raphson有限元
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U661.4;U674.135
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 選題背景及意義10-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 薄板結(jié)構(gòu)焊接變形的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 薄板結(jié)構(gòu)非焊接變形的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 論文的研究內(nèi)容15-16
• 1.4 本章小結(jié)16-17
• 第2章 數(shù)值模擬在焊接分析中的應(yīng)用17-31
• 2.1 基本理論17-19
• 2.1.1 溫度場基本理論17-18
• 2.1.2 焊接應(yīng)力場理論18-19
• 2.2 焊接過程的有限元分析19-23
• 2.2.1 熱分析有限元法19-21
• 2.2.2 結(jié)構(gòu)非線性分析有限元法21-23
• 2.3 有限元法分析焊接時(shí)的關(guān)鍵23-24
• 2.3.1 生死單元23
• 2.3.2 ANSYS軟件耦合場分析23-24
• 2.3.3 相變問題的處理24
• 2.4 有限元法分析不同焊接順序下焊接變形情況24-30
• 2.4.1 建立典型的分析模型24-26
• 2.4.2 移動(dòng)熱源的加載26-27
• 2.4.3 熱源的選擇27-28
• 2.4.4 單元的選擇28
• 2.4.5 約束條件28-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 T型構(gòu)件兩條角焊縫焊接順序研究31-44
• 3.1 有限元分析的參數(shù)設(shè)置32-34
• 3.1.1 模型的幾何參數(shù)及焊接參數(shù)32
• 3.1.2 材料的熱物理性能32-34
• 3.2 模型的網(wǎng)格劃分及求解設(shè)置34-38
• 3.2.1 模型的網(wǎng)格劃分34-35
• 3.2.2 熱分析中的相關(guān)設(shè)置35-36
• 3.2.3 應(yīng)力應(yīng)變求解過程中的相關(guān)設(shè)置36-37
• 3.2.4 邊界條件37
• 3.2.5 生死單元的設(shè)置37-38
• 3.3 不同焊接順序下移動(dòng)熱源的加載過程38-39
• 3.4 結(jié)果分析39-43
• 3.4.1 溫度場分析39-41
• 3.4.2 殘余應(yīng)力場分析41-42
• 3.4.3 合位移分析42-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第4章 片體結(jié)構(gòu)三條對接焊縫焊接順序研究44-54
• 4.1 有限元分析的參數(shù)設(shè)置45-46
• 4.2 模型的網(wǎng)格劃分與求解設(shè)置46-48
• 4.2.1 網(wǎng)格劃分46-47
• 4.2.2 邊界條件47
• 4.2.3 生死單元的設(shè)置47-48
• 4.3 模擬不同焊接順序下的焊縫焊接過程48-49
• 4.4 結(jié)果分析49-53
• 4.4.1 溫度場分析49-50
• 4.4.2 殘余應(yīng)力場分析50-52
• 4.4.3 合位移場分析52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第5章 非焊接因素對薄板變形的影響54-59
• 5.1 吊運(yùn)和翻身方式54-55
• 5.2 吊環(huán)的布置要求55-58
• 5.2.1 吊環(huán)的規(guī)格、數(shù)量及安裝位置的確定55-56
• 5.2.2 上層建筑整體吊裝實(shí)例分析56-58
• 5.3 本章小結(jié)58-59
• 第6章 薄板結(jié)構(gòu)變形的控制措施59-68
• 6.1 焊接變形的控制措施59-66
• 6.1.1 拼板階段60-62
• 6.1.2 小組立控制變形的工藝措施62-63
• 6.1.3 大組立焊接及火工處理63-66
• 6.2 非焊接變形的控制措施66
• 6.3 本章小結(jié)66-68
• 第7章 結(jié)論與展望68-70
• 7.1 全文總結(jié)68-69
• 7.2 研究展望69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-73
• 附錄73-91
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：976426