郑建国
广州船级社实业有限公司广州分公司 广东省广州市 510235
摘要：随着当前社会的不断发展，大数据技术、互联网技术等领域的高度发展，也对船舶行业带来更成熟的预测和控制方法，因此，需要对船体结构进行准确的研究，焊接变形会在一定程度上会影响到船体结构制造的质量以及造船周期，是船体结构制造必不可少的连接手段，再加上焊接变形是船体结构制造过程中最难控制的环节，因此，船体焊接质量的优劣将直接影响到船体制造的精度。本文从船体结构出发，探究船体结构焊接变形常用的方法，从而能够有效地提升产品质量和效率。
关键词：船体结构；焊接变形；预测控制
前言
船体结构在建造的过程中影响船体结构建造精度的因素有很多，例如材料、形状、焊接等，其中焊接变形是船体精度控制的关键因素，焊接变形会严重影响到船体结构的形状，并且会一定程度上控制船舶的运行。船体结构的焊接需要在结构零件加工、装配等过程中预留余量，并根据相应的装配工艺进行余量切割，保证船体结构的精度，由于船体是三维结构，预留余量只能提高某个方向的精度，无法有效控制产品结构焊接变形的精度，为了减少或消除焊接变形的影响，焊接变形预测与控制方法需要进行有效的控制，从而显著降低制造成本。
一、船体结构焊接变形预测与控制发展现状
（一）国外
早在20世纪前，许多苏联学者就开始研究船体结构的焊接变形，从而对船体结构的焊接变形提出了相应的控制方法，奥凯尔博诺姆教授开展了船体结构焊接变形生产因素和设计结构因素的关系研究，对船体结构的焊接变形产生了深刻的影响。国外学者对于船体结构的焊接变形研究十分深远，并且江汉街变形的研究运用到了实际的控制过程中，从而大大提升了国外对于船体结构的研究以及制造过程。
（二）国内
国内学者在吸收了苏联学者研究成果的基础上开展了船体焊接变形研究，提，从而大大丰富了船体结构的焊接变和实测数据。国内学者对于传递结构的焊接变形研究着重于介绍了焊接变形，测量变形的原因，采取了控制焊接变形的工艺措施，提高了船体制造的质量和效率，对于船体结构焊接变形的研究在江南的船厂制造过程中，不断积累测量数据，从而能够更好的研究船体结构焊接变形的方法和技术，制造出质量更好的船舶。
二、船体结构焊接变形预测与控制方法与应用
（一）焊接变形预测方法
1.固有应变法
固有应变法也是预测船体结构焊接变形常用的方法之一，固有应变法能够对大型的船舶进行研究，主要是对船体中出现的焊缝进行研究，避免出现的焊缝影响到船体的运行。另外固有应变法也会影响到船体的整体运行，同时对船体出现的焊缝进行修改，避免严重的缝隙影响到船体的运行，但是需要花费的时间成本较大。为了更好的提高固有因变法的效率，在使用固有应变法之前，有必要对船舶产品进行相应的了解，了解船体的焊接方式，焊接材料，焊接工艺以及尺寸形状，从而更好地对船舶产品进行准确的了解，为船舶产品的焊接变形的控制理论提供依据。
2.热弹塑性有限元方法
热弹塑性有限元方法充分考虑了船舶产品焊接材料的非线性，从而能够动态地跟踪船舶产品的制造过程以及焊接后的残余应力，从而更好的对整个焊接过程进行研究，从而在船体结构制造的过程中较为准确的仿真整个焊接过程。热弹塑性有限元方法能够有效地分析T形接头、对接接头的残余应力和变形，对船体结构的焊接变形进行有效的研究，从而能够有效的对多种热弹塑性有限元模型进行了评价。虽然热弹塑性有限元方法的研究较为明确，但是此方法尚未广泛应用于产品焊接变形的预测和控制，一方面是焊接材料很难在高温环境下保持原有的性能数据，导致计算结果存在相当大的不确定性，另一方面是此方法的计算规模很大，目前很难快速的对船体结构进行计算以及焊接变形预测。
3.其他方法
除了固有应变法和热弹塑性有限元方法之外，预测船体结构焊接变形还有其他方法，例如可以采用粘弹塑性方法，在高温环境下对船体结构的焊接变形进行研究，从而能够提高船体结构焊接变形的精确度。虽然当前热弹塑性法在船体结构焊接变形的运用中还存在一定的差距，但是在结构较小的船体中还存在着广泛的应用，能够详细的讨论当前船体结构的焊接变形，讨论了碳含量对焊接变形的影响。
（二）焊机控制研究方法
1.控制方案
为了更好地提高船体焊接质量，需要合理选择焊接工艺方案，从而在船舶建造过程中减少焊接变形，因此工艺方案需要合理的规划焊接顺序，提高焊接质量和效率。控制方案选择合理的工艺设计可以有效的减轻弯曲变形，提高船体结构焊接质量，通过多项研究证明，采用多电极单道焊代替单电极多道焊，能够大幅度降低弯曲变形。在分段制造的过程中，能够根据工艺方案进行船体结构建造，减少船体结构建造过程中所产生的焊接变形量，减少焊接变形的影响。
2.反变形法
反变形法是根据实验的理论对船体结构焊接变形的大小和方向进行研究，从而能够有效抵消船体结构焊接变形的影响。当前反变形法可以控制焊接变形的方法，因此在船舶行业有广泛的运用，例如在船体制造的胎架制过程中，反变形法能够有效的对船体的结构进行反变形，有效的降低焊接变形的影响，但是反变形法也存在着一定的问题，例如对焊接变形的预测较为困难，但是此方法花费的成本较低，因此也在当前船体制造过程中广泛应用。
三、结语
船体焊接变形的方法会一定程度影响到船舶的发展，并且其中的方法和规律还需要不断的深入研究，探索其中的规律和方法，从而成功地制造出质量可靠的船舶。虽然当前的理论研究尚不能满足精度造船的需求，但是通过对实际船舶的研究，结合实际的情况来对船体的建造进行探索，才能够准确了解船体的建造规律，提出更好的建造方法，提高船舶的完整性和精确度。本文通过对船体结构焊接变形预测方法进行研究，能够有效地掌握船体结构的焊接变形的方法，从而有效的提高船体结构的精确度。
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作者简介：郑建国（1986-04-19），男，汉族，籍贯：广东省清远市，当前职务：船体结构监造，当前职称：初级，助理工程师，学历：本科，研究方向：船体结构，焊接，检验