摘要：船舶制造过程中必须要保证其自身的结构质量稳定，这样才能够保障使用过程中驾驶者以及乘客的安全。基于此，本文针对船体结构焊接变形预测与控制技术发展现状进行分析，并通过研究环节变形预测研究方法与船体结构焊接变形控制研究方法，为提升船体结构焊接工艺提出有效参考。
关键词：船体结构；焊接；变形预测
引言：船舶是一种在交通中常用的交通工具，无论是载客还是载货，对其质量都具有较高的要求，因此在进行船舶制造过程中，船体结构的焊接工作也成为影响其质量的一个要点。在焊接工作当中，由于不科学的操作等因素造成了焊接变形，因此如何控制焊接变形也成为船舶制造业发展中一项技术要点，也是影响船舶使用的关键因素。
1.船体结构焊接变形预测与控制技术发展现状
船体结构焊接变形的预测以及控制是世界范围内造船业都在研究的问题，因此在国内外对其都开展了深入的研究与探索。首先从国外相关的研究来看，在上世纪的30年代就已经开始对船体结构当中焊接工作进行对应的研究。在前苏联时期其相关专家就认识到了焊接变形研究的重要意义。当时在相关的船舶制造过程当中利用了相同生产因素以及有关船舶结构设计的研究，并且提出了相关的翘曲如何防止，以及残余应力如何应对的理念。并且在实践中经过总结，将不同造船厂早制造船舶时的经验进行分析，得出了尽量降低焊接变形的施工方法。除了在苏联，日本进行相关的变形预测以及控制研究方面也具有一定建树。在上世纪50年代，日本针对船舶运行当中所产生的焊接结构变形问题展开了深入的研究，随着时间推移以及经验的累积，在20世纪末，日本已经在船舶制造方面具有一定充足的降低焊接变形的经验。到了2000年在日本的造船工业方面已经能够实现船坞的无余量合拢，但是在焊接变形管控方面仍主要依靠的是经验，没有一套较为合理的理论机制。
而在我国的国内有关船体结构焊接变形预测与控制技术研究也具有一定的成果，我国也是一个海洋大国，无论是海洋交通还是内陆河流交通都具有悠久的历史，因此我国船舶制造业也是较为发达的。在上海交大，总结了前苏联有关焊接结构稳定性的技术经验之后也开展自主研究[1]。华中科技大学研究过程当中针对焊接变形如何预测开展了相对应的薄板结构焊接变形预测以及控制研究。而清华大学的鹿安理则提出了移动热源的方式。以上的研究内容都是在针对焊接工作的稳定以及变形预测方面开展的学术研究。我国在造船工业当中具有较为扎实的基础理论，因此在开展相关的焊接结构变形预测以及控制理论研究方面也是能够得到技术支持的，所以整体工作开展在自我研究以及国外先进技术总结方面都有一定优势，并且不断深化的研究也必将创造出良好的效果。
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2.船体结构焊接变形控制方法
2.1环节变形预测研究方法
环节变形预测研究方法主要分为热弹塑性有限元分析方法以及固有应变法这两种，首先是热弹塑性有限元分析方法，这种方法的实质是在考虑到了焊接材料自身物理性质的方面进行的方法研究。船舶焊接工作所用到的焊接材料自身的具有一定非线性的，所谓非线性则是一种抽象名词。在进行船舶焊接工作过程当中，相关的焊接材料使用实质上是具有对应力应变的动态跟踪功能的。焊接材料使用的过程当中能够针对一些参与的应力进行控制，并且在焊接之后所产生的变形情况也可以利用热弹塑性有限元分析方法进行一定程度的控制预测。在这一方法的具体研究当中必须研究的内容包含了焊接材料材质、接头方法以及不同环节当中产生的各项数值。其次是在固有应变法方面，和上文中提到的热弹塑性有限元分析方法具有一定差别，主要差别表现在它采用的原理实际上是弹性有限元的一种计算方法，这种犯法在使用过程当中由于计算量较小，因此可以减轻工作的负担，在进行大规模焊接结构防变形工作时，就能够有效的帮助工作人员利用较小的计算量得出整体的数值，从而开展预测工作，为控制工作打下良好的基础[2]。
2.2船体结构焊接变形控制研究方法
船体的结构焊接变形控制方法主要包含有以下四个要点，一是焊接方法方面，利用移动电弧进行船体结构的焊接包含有手工焊和二氧化碳保护焊、自动埋弧焊。这三种方式都是利用较为先进的手段进行焊接，但是手工焊的形式却较为落后，也对热强度控制上展现出弱势，所以尽量采取后面两种方法。二是在控制焊接工艺方面，焊接工艺的好坏会直接影响到船舶自身的质量，因此在焊接工艺方面必须不断进行提升。船舶焊接工艺操作的顺序对于整体质量也有十分严重的影响，如果在顺序方面操作失误，那么就会在很大程度上导致整体结构容易出现变形。焊接工作进行的过程当中必须要保障焊接顺序的稳定准确，并且降低环节衔接工作中的空隙。三是反变形法，这种方法就是利用实验所得出的焊接变形具体数值和方向，以此来增加一个反向作用的工作，抵消可能产生的变形现象。这种方法在使用过程当中是较容易开展的，并且原理较为简单，因此也能够有效的推广应用，成为一种较为广泛的防止变形的手段。四是在系统综合进行变形分析方面，利用相关的变形理论进行系统化的分析，这种方式是建立在较为严密的逻辑基础以及理论研究当中的，随着防止变形的方式不断增加以及系统理论的监理，也可以将其进行新的完善与改进，成为日后船舶制造过程中焊接工作的指导系统。
结论：综合的来说，进行相应的船体结构焊接变形预测以及控制是对船体质量安全的一种有效保障，利用其自身的稳定结构从而确保在使用过程中能够对乘客的生命安全以及运载货物的安全。在进行船体结构焊接变形预测以及控制工作当中，首先要结合国内外先进的经验和成果，并结合实践得到应用，最大限度取长补短，实现优化。
参考文献：
[1]王江超，史雄华，易斌，周宏，赵宏权.基于固有变形的薄板船体结构焊接失稳变形研究综述[J].中国造船，2017，58（02）：230-239.
[2]王江超，周宏.基于弹性有限元分析的船体结构焊接变形研究[J].中国造船，2016，57（03）：109-115.
论文作者:蒋彭飞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/23
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