散货船货舱区分段的焊接变形预测及二次开发

发布时间：2017-09-13 08:45

  本文关键词：散货船货舱区分段的焊接变形预测及二次开发

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【摘要】：焊接在现代船舶建造工艺中占有很大比重，由于焊接加热过程极不均匀，，材料的局部产生非协调塑性应变，使分段结构在建造过程中发生了形状变化，即焊接变形。焊接变形是影响焊接工艺的主要因素，一方面增加了船厂钢板材料的焊接补偿量和因焊接变形引起的矫正工作，延长了船舶的建造周期，另一方面焊接补偿量和船厂人力的增加，耗费了大量的建造物资。因此船体分段结构焊接变形的准确预测对提高船舶焊接效率、建造效率和降低建造成本具有十分重要的意义。 基于固有应变等效载荷法理论，采用有限元法，对散货船货舱区域分段的焊接变形进行了预测。并对该方法进行封装，实现了可视化的二次开发。以散货船货舱区域分段建造过程中的平板对接焊缝，加筋板角焊缝，小组立结构及双层底分段结构为研究对象，采用有限元分析软件分别对其进行有限元建模，依据固有应变的生成机理和焊接温度场的理论，确定了固有应变区域，由胡克定律换算出了平板对接焊缝、加筋板角焊缝的纵向和横向弹性系数，把获取的结果代入固有应变简化公式中计算出固有应变，并将固有应变在焊接剖面区域积分而得到的等效载荷作用于固有应变区，经过一次弹性有限元分析，计算出各分段结构的焊接变形。将计算结果与工厂实际生产数据进行比对，验证了计算方法的准确性。在此基础上，结合VB和ANSYS的交互接口技术，对焊接变形预测方法及过程进行了封装，在VB界面中按提示输入分段的相关几何尺寸参数、焊接工艺参数、网格大小及加载求解设置，便可通过调用程序将各参数转换到ANSYS有限元软件中，自动进行有限元建模、边界条件的设置、载荷的施加及分析求解等工作，最终把有限元分析结果简明地显示在软件前台的可视化界面中。开发工作为基于等效载荷法的焊接变形预测的工程应用打下基础。
【关键词】：船体分段 固有应变 等效载荷 有限元法 焊接变形 预测 二次开发
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U671.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 焊接变形预测方法研究现状11-12
• 1.2.2 预测方法的二次开发研究现状12-13
• 1.3 论文的工作内容13-14
• 第2章 焊接变形相关理论及 ANSYS 二次开发技术14-22
• 2.1 概述14
• 2.2 焊接温度场分析14-17
• 2.2.1 焊接热源的热功率14-15
• 2.2.2 焊接温度场的相关理论15-17
• 2.3 焊接工艺参数和材料性能参数的选择17-20
• 2.3.1 焊接工艺参数17
• 2.3.2 焊接材料性能参数17-20
• 2.4 ANSYS 软件的二次开发技术20-21
• 2.4.1 ANSYS 参数化程序设计语言简介20
• 2.4.2 ANSYS 软件的二次开发20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第3章 单道焊缝固有应变的计算22-41
• 3.1 概述22-23
• 3.2 焊接固有应变的生成机理23-27
• 3.2.1 焊接固有应变的物理模型23-24
• 3.2.2 固有应变的产生机理24-27
• 3.3 焊接固有应变的分布区域27-32
• 3.3.1 对接焊缝28-29
• 3.3.2 角焊缝29-32
• 3.4 弹性系数的计算32-38
• 3.4.1 对接焊缝32-34
• 3.4.2 加筋板角焊缝34-38
• 3.5 单道焊缝固有应变的计算38-40
• 3.5.1 横向固有应变39-40
• 3.5.2 纵向固有应变40
• 3.6 本章小结40-41
• 第4章 船体分段结构的焊接变形预测41-53
• 4.1 概述41
• 4.2 单道焊缝固有应变等效载荷41-42
• 4.3 船体分段焊接变形的预测42-52
• 4.3.1 平板堆焊焊接变形的预测42-45
• 4.3.2 加筋板角接焊焊接变形的预测45-47
• 4.3.3 小组立结构焊接变形的预测47-49
• 4.3.4 双层底结构焊接变形的预测49-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 焊接变形预测的二次开发53-63
• 5.1 概述53
• 5.2 ANSYS 二次开发的程序设计53-54
• 5.2.1 基于 VB 的 ANSYS 程序设计53-54
• 5.2.2 VB 对 ANSYS 的封装调用54
• 5.3 焊接变形预测封装技术的关键54-56
• 5.3.1 VB 对 ANSYS 程序调用的实现55-56
• 5.3.2 ANSYS 程序何时结束的判断56
• 5.4 船体分段结构的参数化有限元分析56-62
• 5.4.1 平板对接焊缝的参数化有限元分析56-57
• 5.4.2 加筋板角焊缝的参数化有限元分析57-59
• 5.4.3 小组立结构的参数化有限元分析59-60
• 5.4.4 双层底结构的参数化有限元分析60-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第6章 结论与展望63-64
• 6.1 结论63
• 6.2 工作展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 在学期间发表的学术论文68

【参考文献】

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本文编号：842683