薄板焊接變形控制技術(shù)(已修改)
2025-07-26 01:41 本頁面
【正文】 專業(yè)資料整理分享 薄板焊接變形控制技術(shù)在國外先進的軍事強國如美國、俄羅斯等國在建造大型水面艦艇時普遍采用強度高的船體鋼材，板厚減薄，從而使艦艇的自身重量減輕，可以使艦艇的戰(zhàn)斗威力提高，具有航速加快等優(yōu)點，圖1為美國廿世紀90年代以來在艦艇制造中薄板鋼材的使用情況及將來薄板在艦艇制造中所占比例的趨勢。然而，由于板厚的減薄也帶來了薄板焊接變形控制難題，在國外先進國家均采用專門的焊接工裝及裝配夾具，同時大膽采用先進的焊接方法和開發(fā)新的焊接變形控制工藝。在我國由于工藝方法的局限性，造成了艦艇在制造過程中存在焊接變形大，艦艇性能差、性能差、外觀不美等缺點，不但影響了艦艇的機動性能，而且經(jīng)火工矯正，增加了建造周期，降低了鋼板的力學(xué)性能和耐蝕性，影響艦船壽命。這一問題同樣也存在于國外先進國家的艦艇制造中，比如在美國DDG51導(dǎo)彈艦制造過程中變形控制成本中火工矯正就占相當(dāng)大的比例（見圖2）。 薄板焊接變形具有復(fù)雜性、多元性，從而嚴重影響了焊接質(zhì)量，是國內(nèi)外薄板焊接制造的一個技術(shù)難題。本文主要針對焊接變形產(chǎn)生的理論基礎(chǔ)、影響因素、預(yù)測技術(shù)及先進的焊接方法和工藝進行了綜述。 圖1薄板在美國艦艇制造中的使用情況 圖2美國導(dǎo)彈艦制造過程中火工矯正在變形控制成本中所占的比例 1．薄板變形的數(shù)學(xué)物理模型 按照板殼理論的觀點，薄板焊接發(fā)生的壓曲變形實質(zhì)就是薄板的屈曲問題。焊接薄板構(gòu)件時，在遠離焊縫的區(qū)域中產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力（見圖3），該殘余壓應(yīng)力的平均值大于薄板構(gòu)件產(chǎn)生變形的臨界壓應(yīng)力時就會產(chǎn)生壓曲變形(也稱撓曲變形)。薄板結(jié)構(gòu)主要承受兩種載荷，一種是作用在中面內(nèi)的拉、壓或剪力，總稱為中面力；另一種是垂直于中面的力，稱為橫向力。對于中面力，可以認為它們沿板厚均勻分布，由此產(chǎn)生的應(yīng)力和形變可按彈性力學(xué)中的平面問題計算；而橫向力使薄板發(fā)生彎曲，由此產(chǎn)生的應(yīng)力和形變可按薄板彎曲問題來處理。對于薄板焊接的壓曲變形而言屬于中面力的載荷問題。薄板焊接發(fā)生的壓曲變形屬于薄板的小撓度問題。 設(shè)矩形薄板長度為l、寬度為b、厚度為δ。假設(shè)兩端受均布壓力qx為和圖3中所示的焊接殘余應(yīng)力的共同作用，將焊接殘余應(yīng)力的分布按圖3所示進行簡化，簡化后應(yīng)用迭加原理來處理平均殘余壓應(yīng)力對薄板壓曲變形的貢獻，得到矩形薄板的臨界失穩(wěn)壓應(yīng)力σc表達式。 圖3中心施焊 qx—單位長度上的均布壓力 qr2＝
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