船体结构焊接变形预测与控制技术研究进展.pdf

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1、第32卷第1期2010年1月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．32，No．1Jan．，2010船体结构焊接变形预测与控制技术研究进展徐东1”，杨润党2，王文荣2，金烨1(1．上海交通大学机械与动力工程学院，上海200320；2．上海船舶工艺研究所，上海200032)摘要：船体结构的焊接变形控制是精度造船的重要组成，对于提高舰船质量、缩短造船周期等方面具有重要意义。本文论述厂船体结构焊接变形预测与控制技术的研究进展在船舶行业的应用情况，讨论了焊接变形预测的各种数值仿真方法及其特点，重点阐述了热弹塑性有限元法和固有应变法在船舶行业的应用前景，介绍了控制焊接变形的各

2、种措施，推动精度造船技术在船厂的应用。关键词：焊接变形；热弹塑性；固有应变；数值方法；预测；控制中图分类号：U671．8文献标识码：A文章编号：1672—7649(2010)01—0132—06DoI：10．3404／j．issn．1672—7649．2010．01．026ReviewonpredictionandcontrolweldingdistortionofshipstructureXUDon91”，YANGRun．dan92，WANGWen．ron92，JINYel(1．SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，

3、Shanghai200320，China；2．ShanghaiShipbuildingTechnologyResearchInstitute，Shanghai200032，China)Abstract：Weldingdistortioncontrolofshipstructureisavitalcomponentofprecisionshipbuilding．Itissignificanttoimproveshipqualityandtoshortenbuildingperiod．Processofresearchandapplicationonpredictionandcontrolweld

4、ingdistortionofshipstructureisreported．Variousnumericalsimulationmethodsandfeaturesaboutpredictionweldingdistortionhavebeendiscussed．Theanticipationofthermo—elastic—plasticityfiniteelementmethodandinherentstrainmethodinshipbuildinghasbeenrepresenteddetailed．Measuresofcontrolweldingdistortionhavealso

5、given．Thus，precisionshipbuildingtechnologycouldbepromotedinshipyards．Keywords：weldingdistortion；thermo—elastic—plasticityinherentstrain；numericalmethod；prediction；controlO引言船舶精度建造技术就是通过科学的管理与先进的工艺手段对船体建造进行全过程的精度分析与控制，最大限度地减少现场修正工作量，提高．-[作效率，缩短建造周期，降低建造成本，保证产品质量。影响船舶建造精度的因素很多，如下料、成型、吊装、焊接等。其中，焊接变形是精度

6、控制的关键因素。焊接与铆接船舶相比⋯，简化了船体结构，减轻船体重量约20％。由于工艺简化和自动化装备的应用降低了船体建造成本，缩短了建造周期。但是，焊接也存在一些缺点，主要是焊接后船体结构的尺寸和形状发生变化。焊接变形使船体装配和焊接大大复杂化。在零件加工、部件装配、分段装配、总段装配和船体合拢等过程都要预留余量，并在对应的装配工艺前进行切割，保证船体结构的精度。由于船体是三维结构，预留余鼍只能提高某个方向的精度，无法控制另外2个方向的精度。此外，对于舰船产品，纵骨和内、外板交错布置，修整工作难度较大。为了减少或消除焊接变形，焊接矫正成为控制焊接变形的常用手段，但它们显著提高了制造成本。据美国

7、海军估计，在某型舰船收稿日期：2009—06—24作者简介：徐东(1976一)，男，博士研究生，主要研究方向为精度分析、虚拟样机技术。第l期徐东，等：船体结构焊接变形预测与控制技术研究进展·133·建造过程中，用于焊接变形控制的费用高达340万美元Ⅲ。焊接变形对现代造船技术的应用产生了阻碍。由于焊接变形产生的纵向和横向弯曲以及扭曲，舰船产品的武器基座等精度要求较高的设备、系统需要在主船体合拢、火工