一种船舶多焊缝板架结构焊接顺序的仿真方法技术

本申请提供一种船舶多焊缝板架结构焊接顺序的仿真方法，包括：按照板架结构的空间结构，设定一个方向为主方向，一个方向为副方向，使板架结构内横向桁材与纵向桁材围成板格，并对板格依次编号。将每个板格中的焊缝分多个组，并根据板格编号对多个组进行命名。计算出焊接始点到焊接终点之间的所有焊接路径。计算每条焊接路径的总固有应变值，以总固有应变值最小值的焊接路径作为板架结构的焊接顺序。本申请利减小了船舶多焊缝大型板架结构焊接顺序设计的工作量，以焊接组为基本单位开展焊接顺序设计和优化。能够显著缩减多焊缝结构仿真模拟周期，节省了仿真时间，所获得的焊接顺序和船舶建造施工习惯相符合，便于指导实际施工。工。工。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶多焊缝板架结构焊接顺序的仿真方法


[0001]本申请涉及船舶板架焊接
，具体而言，涉及一种船舶多焊缝板架结构焊接顺序的仿真方法。

技术介绍

[0002]板架结构是船舶最常见的结构形式，在主船体底板、舷侧、甲板、上层建筑等处广泛采用，由纵横交错的大桁材和小骨材与底板焊接而成，并将底板分割成大小不同的板格。由于焊接热输入的影响，板架结构在焊后将发生焊接变形，焊接变形需花费大量人工和动能源进行矫正，有些变形甚至难以矫正，这对船舶建造效率的提高和生产成本的降低带来不良影响，并影响结构建造质量。
[0003]焊接顺序对结构的焊接变形有显著影响，可以通过优化焊接顺序控制和改善焊接变形，但板架结构焊缝数量众多，可达上千条，在空间上纵横交错，在制定该类结构焊接顺序时，只能依靠经验给出大致的焊接方向，很难给出更详细的工艺指导。
[0004]随着焊接有限元仿真技术的发展，可对构件开展不同焊接顺序下的焊接变形仿真计算，为实际施工提供详细指导。但由于船舶大型板架结构焊缝数量众多，如要仿真所有焊缝的焊接顺序，并通过改变焊缝间的焊接顺序来开展工艺优化，将耗费大量的仿真设计时间。另外，船体结构建造由多焊工分区域进行焊接，在大型分段施工时，如按单条焊缝的仿真优化结果规定每个焊工的焊接顺序，容易造成混淆和依赖，带来施工混乱。
[0005]综上所述，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

[0006]本申请实施例的目的在于提供一种船舶多焊缝板架结构焊接顺序的仿真方法，通过该方法能显著缩短焊接仿真的周期，仿真结果符合现场施工特点，易于指导现场开展焊接顺序优化。
[0007]提供了一种船舶多焊缝板架结构焊接顺序的仿真方法，包括以下步骤：
[0008]根据多焊缝板架结构接头规格以及焊接工艺规程获取焊缝处的热膨胀系数。
[0009]按照板架结构的空间结构，设定一个方向为主方向，一个方向为副方向，使板架结构内横向桁材与纵向桁材围成板格，并对板格依次编号。
[0010]将每个板格中的焊缝分为一个或多个组；并根据板格编号对一个或多个组进行命名。
[0011]计算出焊接始点到焊接终点之间的所有焊接路径。
[0012]将所述热膨胀系数赋予各组并设置拘束条件，计算每条焊接路径的总固有应变值，以总固有应变值最小值的焊接路径作为板架结构的焊接顺序。
[0013]在一种实施方案中，所述将每个板格中的焊缝分为一个或多个组包括：将其中一个所述板格内桁材与底板的所有角焊缝设为一个焊接组。或者将同一板格主方向的角焊缝编为一个组，副方向的角焊缝编为另一个组。
[0014]在一种实施方案中，所述焊接路径包括在主方向上的焊接路径和副方向上的焊接路径，所述焊接路径的焊接顺序至少包括：逐个焊接组进行焊接。或者从中部向两端进行对称焊接。或者从两端向中部进行对称焊接。或者采用跳焊法进行焊接。
[0015]在一种实施方案中，对焊接组的组内各条焊缝的焊接顺序设计包括：将板格内的多条桁材按顺时针或逆时针的顺序逐条与底板进行焊接，组内各条焊缝的焊接顺序不记入组与组之间的焊接顺序。
[0016]在一种实施方案中，所述根据多焊缝板架结构接头规格以及焊接工艺规程获取焊缝处的热膨胀系数包括：选取工艺试板进行焊接试验，获得工艺试板焊接试验的焊接变形；对同尺寸的工艺试板进行仿真焊接，在仿真焊接中的焊接变形与工艺试板的焊接试验中的焊接变形吻合时，提取仿真焊接的仿真参数并计算仿真焊接中材料的热膨胀系数。
[0017]在一种实施方案中，所述计算仿真焊接中材料的热膨胀系数包括：提取熔化区及热影响区节点处的等效塑性应变值，将等效塑性应变值对所有节点平均后获得熔化区及热影响区的固有应变值；根据固有应变值利用热弹塑性法计算仿真焊接中材料的热膨胀系数。
[0018]在一种实施方案中，所述仿真焊接中的焊接变形与工艺试板的焊接试验中的焊接变形吻合包括：工艺试板在焊接试验中得到的焊接变形为实际测量值，工艺试板在仿真焊接计算中得到的的焊接变形为仿真值，在实际测量值与仿真值之间的差值不大于10％时，提取仿真参数并计算仿真焊接中材料的热膨胀系数。
[0019]在一种实施方案中，工艺试板的焊接试验包括：焊接前，在工艺试板上的预定位置处进行标记。焊接后，测量标记处的横向收缩量及底板角变形量；解剖工艺试板，对熔化区及热影响区的进行宏观金相腐蚀，获得熔化区及热影响区轮廓的宏观金相照片。
[0020]在一种实施方案中，工艺试板的仿真焊接包括：建立与工艺试板尺寸相同的有限元模型，划分有限元网格，选择模型进行计算。调整仿真参数，使仿真焊接中得到的熔化区及热影响区轮廓与宏观金相照片中的熔化区及热影响区轮廓吻合，提取横向收缩量及底板角变形量。
[0021]在一种实施方案中，在工艺试板的仿真焊接中，对工艺试板的板架结构采用疏密结合的方式进行网格划分。
[0022]与现有技术相比，本申请的有益效果为：
[0023]本申请将板架结构中所有焊缝分为多个焊接组，每个所述焊接组作为焊接顺序规划中的基本单元，多个所述焊接组之间按照多个不同的焊接顺序进行仿真焊接的焊接变形计算，得出多个所述焊接顺序中具有最小焊接变形的焊接顺序，以此指导实际焊接。本申请能实现焊接顺序优化，达到减小构件焊接变形的效果。减小了船舶多焊缝大型板架结构焊接顺序设计的工作量，能够显著缩减多焊缝结构仿真模拟周期，节省了仿真时间，所获得的焊接顺序和船舶建造施工习惯相符合，便于指导实际施工。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这
些附图获得其他相关的附图。
[0025]图1为根据本申请实施例示出的一种船舶多焊缝板架结构焊接顺序的仿真方法的流程图；
[0026]图2为图1中船舶多焊缝板架结构焊接顺序的仿真方法的步骤S1的一种方法流程图；
[0027]图3为根据本申请实施例示出的船舶多焊缝板架结构焊接顺序的仿真方法中的板架结构组立示意图；
[0028]图4为图3中的板架结构的有限元模型示意图：
[0029]图5为图3中的板格中的焊缝分组示意图；
[0030]图6为板架结构中的焊缝组之间的第一种焊接顺序示意图；
[0031]图7为板架结构中的焊缝组之间的第二种焊接顺序示意图；
[0032]图8为板架结构中的焊缝组之间的第三种焊接顺序示意图；
[0033]图9为板架结构中的焊缝组之间的第四种焊接顺序示意图；
[0034]图10为板架结构在不同焊接顺序下的焊接变形仿真结果中横向位移对比图；
[0035]图11为板架结构在不同焊接顺序下的焊接变形仿真结果中纵向位移对比图；
[0036]图12为板架结构在不同焊接顺序下的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶多焊缝板架结构焊接顺序的仿真方法，其特征在于，包括：根据多焊缝板架结构接头规格以及焊接工艺规程获取焊缝处的热膨胀系数；按照板架结构的空间结构，设定一个方向为主方向，一个方向为副方向，使板架结构内横向桁材与纵向桁材围成板格，并对板格依次编号；将每个板格中的焊缝分为一个或多个组；并根据板格编号对一个或多个组进行命名；计算出焊接始点到焊接终点之间的所有焊接路径；将所述热膨胀系数赋予各组并设置拘束条件，计算每条焊接路径的总固有应变值，以总固有应变值最小值的焊接路径作为板架结构的焊接顺序。2.根据权利要求1所述的船舶多焊缝板架结构焊接顺序的仿真方法，其特征在于，所述将每个板格中的焊缝分为一个或多个组包括：将其中一个所述板格内桁材与底板的所有角焊缝设为一个焊接组；或者将同一板格主方向的角焊缝编为一个组，副方向的角焊缝编为另一个组。3.根据权利要求1所述的船舶多焊缝板架结构焊接顺序的仿真方法，其特征在于，所述焊接路径包括在主方向上的焊接路径和副方向上的焊接路径，所述焊接路径的焊接顺序至少包括：逐个焊接组进行焊接；或者从中部向两端进行对称焊接；或者从两端向中部进行对称焊接；或者采用跳焊法进行焊接。4.根据权利要求3所述的船舶多焊缝板架结构焊接顺序的仿真方法，其特征在于，对焊接组的组内各条焊缝的焊接顺序设计包括：将板格内的多条桁材按顺时针或逆时针的顺序逐条与底板进行焊接，组内各条焊缝的焊接顺序不记入组与组之间的焊接顺序。5.根据权利要求1至4中任一项所述的船舶多焊缝板架结构焊接顺序的仿真方法，其特征在于，所述根据多焊缝板架结构接头规格以及焊接工艺规程获取焊缝处的热膨胀系数包括：选取工艺试板进行焊接试验，获得工艺试板焊接试验的焊接变形；对同尺寸的工艺试板进行仿真焊接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟华，赵守君，夏皓春，高米光，顾倩倩，陈旭，宦宇，
申请(专利权)人：江南造船集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：