亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點焊接變形控制研究

        2023-07-22 08:05:38戚建偉張連超
        艦船科學技術(shù) 2023年11期
        關(guān)鍵詞:關(guān)鍵鋼結(jié)構(gòu)焊縫

        戚建偉,姜 昊,張連超

        (唐山海運職業(yè)學院 機電工程學院, 河北 唐山 063200)

        0 引 言

        焊接技術(shù)的優(yōu)劣,直接影響艦船船體結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量。但焊接工藝中,變形控制屬于難度最大環(huán)節(jié)[1–2]。葛珅瑋等[3]利用有限元法,對郵輪艙室單元結(jié)構(gòu)變形問題進行研究后,進行預變形設(shè)計,但此研究是針對整個郵輪艙室單元結(jié)構(gòu)板格進行設(shè)計,板格結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點的變形問題并不能一概而論,此方法不能直接用于艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點焊接變形控制問題中。申超男等[4]認為,采用肋骨分組的裝焊順序,能夠控制船舶工程中環(huán)肋耐壓圓柱殼結(jié)構(gòu)的變形問題,但此方法僅針對環(huán)肋耐壓圓柱殼結(jié)構(gòu)適用。

        艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)屬于典型的板架式鋼結(jié)構(gòu),板架式鋼結(jié)構(gòu)之間關(guān)鍵節(jié)點為T 型連接節(jié)點[5]。此節(jié)點是艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)使用最多的連接節(jié)點。本文使用Sysweld 有限元軟件[6],對艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點(T 型連接節(jié)點)的焊接變形控制問題,進行數(shù)值模擬研究,為艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點焊接變形控制提供參考。

        1 艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點焊接變形控制方法

        1.1 鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點母性材料與焊接工藝

        艦船艙壁鋼關(guān)鍵節(jié)點材料為Q345 鋼材料,其綜合力學性能較好,且具備可焊接性,在建筑、車輛、艦船等領(lǐng)域中均被大量使用[7]。表1 和表2 是T 型連接節(jié)點材料的化學成分信息、常溫力學性能信息。

        表1 節(jié)點材料化學成分信息Tab. 1 Chemical composition information of node materials

        表2 節(jié)點材料常溫力學性能信息Tab. 2 Mechanical properties information of node materials at room temperature

        艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點焊接變形控制研究過程中,試件使用Q345 鋼型立板、底板,制備艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)T 型連接節(jié)點,使用手工電弧焊接技術(shù),固定立板與底板[8],制備詳情如圖1 所示。

        圖1 船艙壁鋼結(jié)構(gòu)T 型連接節(jié)點焊接示意圖Fig. 1 Welding schematic diagram of T-shaped connection nodes of ship bulkhead steel structure

        焊接時,焊絲類型是H08Mn2SiA。表3 為焊接工藝參數(shù)。

        表3 焊接工藝參數(shù)Tab. 3 Welding Process Parameters

        艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點焊接時,單位長度熱輸入運算方法為:

        式中:V為焊接速度, α為熱效率,u為 電壓,i為電流。

        1.2 基于有限元模型的關(guān)鍵節(jié)點焊接變形控制方法

        將艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點母性材料與焊接工藝信息,均輸入有限元模型中,使用Sysweld有限元軟件,拆分艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點焊接模型結(jié)構(gòu),以此降低焊接變形控制問題的分析難度。使用六面體單元劃分網(wǎng)格,設(shè)計關(guān)鍵節(jié)點的有限元模型,模型結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

        圖2 關(guān)鍵節(jié)點有限元模型結(jié)構(gòu)Fig. 2 Key node finite element model structure

        在基于有限元模型的關(guān)鍵節(jié)點焊接變形控制方法中,熱輸入使用雙橢球體積熱源模型模擬。因各層焊道的工藝參數(shù)存在差異,因此需要以此校核各層焊道熱源。校核后分析熱源溫度場的方法為:

        式中: η 和d分別為Q345 鋼材料密度、比熱;t為關(guān)鍵節(jié)點節(jié)點位置 (x,y,z) 在時間段T的溫度; β和p分別為熱傳導系數(shù)、內(nèi)部熱源的發(fā)熱率。

        因為焊縫金屬與母材存在相容性,物理性能不存在明顯的不同,若焊縫金屬和母材之間熱物理特性相似,則關(guān)鍵節(jié)點焊接工件和外界環(huán)境的對流、輻射為:

        式中:oa,ka分別為工件和外界環(huán)境之間熱交換、熱交換系數(shù);ts,ta分別為工件表面溫度、環(huán)境溫度;or、γ 分別為熱輻射損失熱量、熱輻射系數(shù)。

        為運算變形值,由單項耦合方法,把溫度場運算結(jié)果,轉(zhuǎn)換為熱載荷模式,載入有限元模型,用于運算焊接變形。艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點焊接變形整體值,依次包含橫向收縮變形、縱向收縮變形、角變形。為計算3 種變形數(shù)值,使用如圖3 所示的收縮路徑分析方法。

        圖3 變形收縮路徑分析方法Fig. 3 Analysis method for deformation shrinkage path

        其中,路徑1-2 與路徑3-4 的位移差值 Δsx,即為艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點縱向收縮變形量,路徑1-4 與2-3 的位移差值 Δsy即為橫向收縮變形量,路徑5-6 位移變化即為角變形量。

        式中:sx12,sx34分別為艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點x方向的橫向收縮變形;sy13,sy24分別為y方向的縱向收縮變形。

        艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點焊接后,若存在高峰值殘余應力,鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點出現(xiàn)脆性斷裂的概率便較大,關(guān)鍵節(jié)點焊縫內(nèi)部裂縫狀態(tài),會受殘余應力的影響而變得嚴重,從而出現(xiàn)脆性損壞。為此,除了分析艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點焊接時橫向收縮變形、縱向收縮變形、角變形量之外,對焊后節(jié)點內(nèi)部的脆性狀態(tài)也進行分析,分析指標分為開裂指數(shù)RI、等效塑性應變指數(shù)PI。

        式中: μ1, μ2分別為等效塑性應變、屈服應變; τn,τ分別為艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點焊后靜水壓力、等效應力。RI能夠描述焊后節(jié)點出現(xiàn)開裂問題的概率。

        PI能夠描述變形節(jié)點位置塑性發(fā)展狀態(tài)。

        2 焊接變形控制方法分析

        當下用于控制鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點焊接變形的方法很多,結(jié)合已有的控制方法可知,調(diào)節(jié)施焊順序、焊接工藝,都可以控制關(guān)鍵節(jié)點焊接變形。但相比之下,調(diào)換焊接順序控制焊接變形更為簡單,表3 所示焊接工藝條件中,焊接順序信息如圖4 所示。使用2 個焊槍,將2 條焊縫同時、同向焊接。

        圖4 焊接路徑編碼圖Fig. 4 Welding path coding diagram

        原始焊接工藝條件的焊接順序條件中,艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點的橫向收縮量、縱向收縮量、角變形量如表4 所示。

        表4 原始焊接工藝條件的變形量分析Tab. 4 Analysis of deformation under original welding processconditions

        可知,原始焊接工藝條件的變形量中,橫向收縮量、縱向收縮量、角變形量分別是3.0 mm,0.6 mm,1.5 mm,角變形較為嚴重。

        為控制焊接變形程度,設(shè)置熱輸入條件固定時,調(diào)節(jié)焊接順序,調(diào)節(jié)方案如圖5~圖7 所示。

        圖5 H1 焊接方案詳情Fig. 5 H1 welding scheme details

        圖5 所示H1 方案使用2 個焊槍,在相反的方向同步焊接。圖6 所示H2 方案使用1 個焊槍,采用順序焊接模式,但焊縫的焊接方向存在差異。圖7 所示H3 方案使用1 個焊槍進行同方向焊接,焊縫1 焊接完畢再焊接焊縫2。

        圖7 H3 焊接方案詳情Fig. 7 H3 welding scheme details

        3 種焊接順序的設(shè)計方案焊接變形程度如表5所示。

        表5 3 種焊接順序設(shè)計方案的變形程度Tab. 5 Deformation degree of three welding sequence design schemes

        可知,H3 方案使用下,艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點焊接變形控制效果最好,橫向收縮量、縱向收縮量、角變形量均最小,原因是H3 方案的同方向按序焊接,能夠避免熱輸入能量集中,從而避免焊接節(jié)點因熱輸入能量過于集中,而出現(xiàn)焊接變形。為此,采用此方案所述的焊接順序作為變形控制方案。

        圖8 為此方案使用前后,左側(cè)板架之間關(guān)鍵節(jié)點的有限元變形分析界面圖。

        圖8 關(guān)鍵節(jié)點有限元變形分析界面圖Fig. 8 Finite element deformation analysis interface of key nodes

        可知,H3 焊接方案使用后,關(guān)鍵節(jié)點焊接時,此節(jié)點的變形程度變小,所以節(jié)點焊縫左側(cè)艙壁鋼結(jié)構(gòu)的最大角變形數(shù)值變小。

        使用有限元軟件,分析此方案控制前后,艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點焊接后,開裂指數(shù)、等效塑性應變指數(shù)的變化,結(jié)果如圖9 和圖10 所示。

        圖9 開裂指數(shù)變化Fig. 9 Changes in cracking index

        圖10 等效塑性應變指數(shù)變化Fig. 10 Change in equivalent plastic strain index

        可知,焊接順序調(diào)節(jié)后,艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點的焊后開裂指數(shù)、等效塑性應變指數(shù)均小于調(diào)節(jié)前,說明艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點焊接變形控制效果較好,從而優(yōu)化了艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點在焊接后使用時的力學性能。

        3 結(jié) 語

        艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)屬于大型板架結(jié)構(gòu),此類結(jié)構(gòu)在焊接后,若處于受力不均勻的條件下,不具備較好的收縮力與膨脹力,便會在關(guān)鍵節(jié)點的焊縫位置,出現(xiàn)變形問題,導致鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷裂。為此,本文對艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點焊接變形問題進行研究,從焊接順序調(diào)節(jié)的方式,分析能夠控制關(guān)鍵節(jié)點變形問題的最優(yōu)焊接方案。試驗使用有限元模型,構(gòu)建艙壁結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵的T 型連接節(jié)點模型,從而模擬分析節(jié)點的變形狀態(tài)。結(jié)果顯示,使用1 個焊槍進行同方向焊接時,焊縫1 焊接完畢再焊接焊縫2,能夠減小艦船艙壁鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點的焊接變形量,且降低關(guān)鍵節(jié)點焊后開裂指數(shù)、等效塑性應變指數(shù)。

        猜你喜歡
        關(guān)鍵鋼結(jié)構(gòu)焊縫
        頂推滑移法在鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工中的應用
        鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計規(guī)范及要點探討
        首件鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件確認機制在鋼結(jié)構(gòu)施工中的應用
        山東冶金(2022年1期)2022-04-19 13:40:48
        高考考好是關(guān)鍵
        基于焊縫余高對超聲波探傷的影響分析
        TP347制氫轉(zhuǎn)油線焊縫裂紋返修
        機器人在輪輞焊縫打磨工藝中的應用
        光譜分析在檢驗焊縫缺陷中的應用
        獲勝關(guān)鍵
        NBA特刊(2014年7期)2014-04-29 00:44:03
        生意無大小,關(guān)鍵是怎么做?
        中國商人(2013年1期)2013-12-04 08:52:52
        久久综合狠狠综合久久综合88| 一区二区在线视频大片| 日韩精品视频av在线观看| 国产精品视频亚洲二区| 天干天干天啪啪夜爽爽av| 色丁香在线观看| 日韩国产有码精品一区二在线| 伊人加勒比在线观看视频| 热久久美女精品天天吊色| 亚洲国产无线乱码在线观看 | 欧美jizzhd精品欧美| 日韩精品网| 神马不卡影院在线播放| 无码av天天av天天爽| 亚洲欧洲日本综合aⅴ在线| 国产桃色在线成免费视频| 婷婷久久亚洲中文字幕| 亚洲熟女综合色一区二区三区 | 无码高潮久久一级一级喷水| 精品少妇一区二区三区入口| 国产精品办公室沙发| 综合久久给合久久狠狠狠97色 | 日本顶级metart裸体全部| 精品久久久久久中文字幕| 久久精品国产乱子伦多人| 精品私密av一区二区三区| 日本肥老妇色xxxxx日本老妇 | 人妻精品久久中文字幕| 国产色第一区不卡高清| 人妻饥渴偷公乱中文字幕| 怡春院欧美一区二区三区免费| 国产三级在线观看性色av| 日产精品高潮一区二区三区5月| 亚洲人成无码网站在线观看| 久久国产精品老女人| 久久狼人国产综合精品| 精品乱码一区内射人妻无码| 亚洲V日韩V精品v无码专区小说 | 一本久道久久丁香狠狠躁| 欧美亚洲国产一区二区三区| 一区一级三级在线观看|