压缩载荷下不同微观结构浮力材料力学特性研究

基于多次夹杂方法,给出含不同规格微珠的浮力材料有效弹性模量微分计算公式;以生产批次微珠内外径之比平均值为基准,提出不同规格微珠数量确定的简化方法;考虑微珠壁厚、体积分数、大小等因素,提出微珠破坏准则;通过构建三维细观单胞模型进行数值分析,研究不同微观结构(微珠体积占比、外径、壁厚)对浮力材料有效弹性模量的影响;针对微珠微观结构,设置不同单一变量,分析不同变量对浮力材料压缩强度的影响。分析结果表明:数值分析能够有效分析浮力材料的有效弹性模量,压缩强度与试验结果相契合。通过试验和数值分析较好地验证了破坏准则。本文可为高性能全海深浮力材料的优化设计和研制以及安全使用提供理论依据。

焊接视觉图像质心算法及其特性

从焊接视觉图像质心计算公式出发,根据图像灰度与视觉传感器响应电压值的关系、响应电压值与检测部位的发射率及光谱辐射强度等关系,由熔池特性,推导并建立了焊接视觉图像质心与焊接区各点温度间关系模型。通过焊接温度场的数值化,得到图像质心与焊缝中心关系模型的数值解及关系曲线,证明了视觉图像质心与焊缝中心存在相关性,为基于图像质心的焊缝跟踪算法提供理论依据。分析了质心算法的特性,为进一步研究实时焊接图像的质心及算法打下理论基础。

船用低温高强钢三维多层焊接变形有限元模拟

低温高强钢EH36在船舶重要结构部位应用广泛。采用有限元软件,根据EH36钢热物理特性,对其焊接温度场和焊接变形进行了数值模拟。通过选择具备热和结构功能的耦合单元,应用APDL二次开发语言和生死单元技术,在三维方向上,对开坡口厚板的多层焊焊接热循环过程进行了分析,得到工件收缩变形及角变形等数据。结果表明,第一层焊接变形与第二层焊接变形大小和趋势存在差异,而后焊部位的焊接变形也不同于先焊部位。通过常见的V形坡口和U形坡口焊接变形大小的比较,在坡口截面尺寸相同的情况下,得到U形坡口焊接角变形明显小于V形坡口的结论。

EH36船用钢焊接角变形有限元分析

采用有限元分析方法,根据实际焊接工艺过程,对船舶常用低温高强钢EH36中厚板的二道焊缝焊接温度场及焊接角变形进行了分析.中厚板焊接常为二道的埋弧焊接,在有限元分析中采用生死单元技术进行处理.有限元分析结果显示焊接温度场关于热源中心对称,同一厚度截面方向的节点处的焊接变形相同,而在横向由于焊缝在厚度方向收缩的不均匀性,处于焊缝间隙大的截面的节点焊接变形要大于处于小间隙截面的节点.实验结果证明了有限元分析的准确性.

基于固有应变的船体板列焊接变形数值预测

采用固有应变有限元法,对船体板列焊接变形进行预测.确定了固有应变加载区域,进行了热弹塑性有限元分析,获得焊接温度场和应变场,提取热弹塑性有限元分析得到的残余应变数据,作为相应加载区域的固有应变值.加载固有应变值,进行结构弹性分析获得板列焊接变形,数值模拟结果可为板列焊接变形预测提供依据.分析了不同的焊接顺序对固有应变加载和结构变形的影响.

焊接热效应对结构动力学性能影响的非线性分析

提出焊接热效应影响结构动力学性能,进行了理论推导并数值求解验证.从具有初始应力与应变的本构关系出发,应用虚功原理,理论推导出考虑焊接热效应的焊缝有限元单元刚度矩阵.进一步考虑结构的几何非线性和应力刚化效应影响,构建了模态非线性计算的特征方程.以船体舱段为研究对象,采用有限元模态分析方法,提取其在不同焊接热效应水平作用下的模态,发现焊接残余应力的存在不仅改变结构一阶固有频率,而且极有可能使一阶固有频率接近波浪频率.结果表明,结构潜在的焊接热效应对结构动力学性能影响不容忽视.

基于视觉传感的焊缝中心检测技术研究

通过视觉传感器获取焊缝图像,采用多种去噪技术对焊缝图像中的噪声进行滤波试验。针对焊缝图像中的干扰噪声特性,对各种滤波方法进行了分析和比较,并对滤波效果较好的焊缝图像进行边缘检测计算。提出3种识别焊缝特征的组合图像处理方法,并研究提取焊缝中心特征信息的效果和精度。试验结果表明,对焊缝图像采用Wiener滤波与Robert边缘检测算法能较好地提取焊缝中心位置的特征信息。

焊接弧坑热裂纹的力学机制分析

应用断裂力学物理量和有限元方法,分析并揭示焊缝弧坑热裂纹开裂力学机理.通过应力的无量纲化和正交变换,将热—弹塑性有限元分析获得的节点应力等效为应力强度因子计算模型的外载荷,建立了基于应力强度因子参量的焊缝弧坑热裂纹数值分析模型.计算并比较焊接热应力作用下焊缝含裂纹单元的张开、剪切和撕裂三类应力强度因子,揭示弧坑裂纹断裂机制并断口试验验证.结果表明,弧坑热裂纹以拉裂模式主导,在热裂纹敏感区间1100～1000℃扩展速度最快,且呈"之"字形开裂取向.

焊缝热裂纹强度准则分析

采用数值模拟和断口试验的方法分析焊接热裂纹与应力参量间关系.采用有限单元法分析焊接热弹塑性过程,提取焊缝热过程应力参量的时历.以热裂纹中纵向裂纹、横向裂纹、焊趾裂纹以及弧坑裂纹为例,对比不同类型的热裂纹所处焊道区域的应力三维度、第一主应力以及剪应力等应力参量在热脆性敏感温度区间的分布特征及对焊接热量输入的依赖性,结合工程经验及断口试验,探讨焊接热裂纹开裂的应力参量作用机制.结果表明,不同类型热裂纹对应力参量敏感性各不相同,具有不同开裂机理,由此建立不同裂纹类型的强度准则.

我国船舶设计建造技术现状及展望

从船舶设计软件、船舶工程材料及建造的核心技术和高新技术三个方面阐述了我国船舶设计建造技术近况和发展历程,结合当前计算机技术向造船行业的渗透带来的影响和我国当前船舶设计建造方面存在的共性问题,展望了船舶设计建造技术的发展趋势。

铝基复合材料连接技术研究现状及展望

铝基复合材料作为一种新兴的具有优异性能的结构功能材料,受到人们的广泛关注并得到了迅猛的发展。铝基复合材料的连接技术问题是其实用化所要面临的重要问题。介绍了铝基复合材料主要连接技术的研究现状,认为固态焊接是实现铝基复合材料连接十分有效的方法,并做了重点评述,指出了各种连接方法需要深入研究的课题及发展趋势。

一种结构焊接变形数值分析方法

采用结构力学理论与方法,对结构焊接变形进行了有限元数值模拟.将焊缝等效为残余应力与残余应变,其中,将T形接头视为板条梁,采用热弹塑性有限元分析方法分析了焊后残余应力分布特征和残余应变分布.根据虚功原理将焊缝残余应力等效加载到结构上与焊缝邻近的节点处,采用位移法将残余应变等效加载到结构相应部位.然后采用结构有限元分析方法对焊接结构进行有限元分析,得到其焊接变形数据.方法高效、加载简便,与实际结构生产经验数据比对结果验证了方法的有效性.

基于弹塑性力学的T形接头焊接变形三维模拟

采用弹塑性力学理论对常见的T形焊接接头的焊接变形进行了数值模拟。焊接过程中母材受热不均匀,材料的热物性参数、弹塑性性能随温度变化呈现非线性关系等都会使结构在焊后存在不均匀的焊接变形。在不同的温度区域,通过选择弹性或塑性矩阵及在塑性区定义屈服条件,采用有限元方法,对T形接头焊接变形过程进行了三维数值模拟。为提高数值模拟的精度,热源模型采用了与实际焊接过程较匹配的Goldak双热源模型。模拟结果表明,在距焊缝一定距离的纵截面上,T形接头的底板产生不均匀的焊接角变形,数值模拟结果与理论分析基本一致,为焊接结构焊接变形的预测及控制打下了基础。

复杂结构焊接变形预测的模块载荷法特性

应用力学和有限元方法,探讨了基于模块载荷有限元法预测复杂结构焊接变形的力学原理及特性,分析了模块载荷中残余应力和残余应变的载荷特性和有限元分析的收敛性,提出将残余应力载荷力学等效为节点应力载荷的方法,有效地解决了模块载荷有限元法焊接变形的弹性分析中结构易畸变、不收敛问题,并为分析焊接顺序影响提供可能。以船体底部分段为例,采用新提出的模块等效残余应力法预测了结构焊接变形,并且考虑焊接顺序影响,对比分析了焊接顺序对结构焊接变形的影响,试验结果与试验数据的吻合性验证了方法的有效性。

我国船舶设计建造技术现状及展望

从船舶设计软件、船舶工程材料及建造的核心技术和高新技术3个方面回顾了我国船舶设计建造技术发展现状,结合当前计算机技术向造船行业的渗透带来的影响和我国当前船舶设计建造方面存在的共性问题,展望了船舶设计建造技术的发展趋势。

区间数多目标多层次船型方案灰色优选法

如何从多种船型方案中正确选择出一种最佳方案,一直是船舶设计人员需要去研究和解决的一个重要课题。本文根据船舶技术指标体系的层次结构特点,将层次分析法和灰色系统理论应用到船型方案的决策上来,提出了一种区间数多目标多层次的船型方案灰色优选方法,对船型方案进行优选。实例应用结果证明该方法使用简便,切实可行。这一方法具有一定的理论意义和应用价值。

提高船台效率的技术措施

船舶是个涉及成千上万个零部件的复杂的系统工程,影响其船台合拢效率的因素是多方面的,高技术水平的设备可提高加工精度,而理论水平的进步为分段变形预测提供基础。此外,以合理的分段结构设计和焊接工艺、科学管理等为特征的精益生产模式是提高船舶分段合拢效率的软件条件。只有理论、技术的有机结合才能真正推动船舶制造成为我国国民经济可持续性发展的规模产业。

卡尔曼滤波焊缝跟踪控制

在视觉传感的电弧自动焊接过程中,需要根据视觉信息来控制电弧准确地跟踪焊缝.由于强烈的弧光干扰,使得从焊接区图像中直接提取电弧与焊缝的偏差信息十分困难.为此提出一种利用熔池图像质心和卡尔曼滤波来间接获取电弧与焊缝偏差的方法.选择熔池图像质心作为状态向量,建立基于图像质心的状态方程和焊缝位置测量方程.利用卡尔曼滤波消除过程噪声和测量噪声的影响,通过对熔池图像质心的状态估计,准确获取焊缝位置以及电弧与焊缝之间的偏差量,为自动焊接过程的焊缝跟踪控制提供准确信息.焊接试验结果表明,利用卡尔曼滤波方法可有效降低过程噪声和测量噪声的影响,从而提高焊缝跟踪控制精度.

53000DWT散货船上层建筑整体吊装工艺设计

介绍了53000DWT散货船上层建筑整体吊装工艺设计.在技术上,通过对上层建筑整体吊装过程中结构的静力有限元分析,由分析结果找到受力薄弱环节,对薄弱环节提出加强方案,并对加强后的上层建筑结构再次有限元分析校核强度,将加强后的上层建筑整体吊装.生产实践表明,上层建筑整体吊装工艺设计相当成功,对后续船舶上层建筑整体吊装和其它船舶实施上层建筑整体吊装具有较强的指导和借鉴意义.

新型轮对参数自动测量装置

介绍一种自动测量铁路车辆轮对参数并实现计算机自动化管理的新装置。该装置采用工业控制计算机、结构光视觉传感器以及各种先进的测试和控制技术,实现了对包括轮对外形尺寸、车轮踏面擦伤和剥离等多个参数的全自动非接触测量,可显著提高工作效率和轮对测量精度。