基于高频感应技术的船舶上层建筑焊接变形矫正研究

发布时间：2020-08-13 03:04

【摘要】：船舶上层建筑在建造过程中由焊接导致的变形是不可避免的,因此船舶上层建筑的焊接变形矫正是船舶建造过程中不可缺少的一部分。目前船厂对船舶上层建筑焊接变形矫正的方法主要是火焰矫正,但是火焰矫正严重影响了船舶的建造效率。因此为解决上述问题考虑利用高频感应技术对船舶上层建筑焊接变形进行矫正。在国外一些机构已经将高频感应加热技术应用于船舶上层建筑焊接变形的矫正中,使船舶的建造效率得到很大提升。但国内对于高频感应加热技术在船舶上层建筑焊接变形矫正方面的研究还处于起步阶段。要将高频感应加热技术应用于我国船舶上层建筑焊接变形矫正中,必须开展系统全面的研究工作,这对促进我国船舶工业的发展具有重要意义。本文以船舶焊接变形矫正为背景,以船舶上层建筑基础结构和典型结构的焊接变形为研究对象,研究其利用高频感应技术进行矫正的物理参数、矫正方式和矫正工艺参数。建立静态高频感应加热器模型,研究静态高频感应加热器中电流方向、电流频率、电流大小对温度场分布的影响规律,得出能够产生较好塑性变形的温度场及其所对应的物理参数,进而将该参数应用到后面的矫正分析中。以静态高频感应加热器模型及其物理参数为基础,建立移动式高频感应加热模型。研究了移动式高频感应加热模型对船舶上层建筑基础结构和典型结构焊接变形的矫正方法。具体研究内容如下:(1)介绍了电磁感应加热的基本理论以及利用有限元法对电磁场和温度场进行分析的基本公式,并梳理了塑性变形的基本理论和焊接变形矫正的基本方法,为相应的后续研究工作提供支撑。(2)建立了静态高频感应加热器模型,在此模型的基础上结合基本理论利用数值仿真分析方法对电磁场和温度场进行计算。研究了高频感应加热器模型中两根导线电流方向的对温度场的影响,并对不同电流方向产生不同温度场的原因进行分析。(3)研究了静态高频感应加热器中电流大小、电流频率对温度场分布的影响规律。同时在钢板上选取典型测点进行分析,读取典型点处温度随时间的变化情况。确定应用高频感应加热技术进行矫正的最佳温度场和生成该温度场的电流大小、电流频率及加热时间。(4)以静态高频感应加热器模型及其得出的温度场的物理参数为基础,建立移动式高频感应加热模型;利用此模型开展平板对接焊的焊接变形进行矫正,通过施加不同的矫正加热速度得出最佳的矫正加热速度;同时研究了加热线的布置方式,通过对多种加热线的布置方式进行计算分析,得出最佳的加热线布置方式。(5)利用上述结论对船舶上层建筑中典型结构的焊接变形进行矫正,并研究加热线长度对矫正结果的影响,最终确定较为合适的矫正加热线长度进而得到较为合理的焊接变形矫正效果,用于指导工程应用。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U671.8

【参考文献】