焊接工艺对铺管船甲板导轨热力学性能的影响分析

基于在铺管船甲板上安装导轨时控制焊接变形的必要性,根据3种工程上常用的控制焊接变形和残余应力的方法,提出了4种针对铺管船甲板导轨T型材的焊接工艺方案。采用有限元方法结合生死单元法模拟了焊接过程,并对最大等效应力、温度极差和最大变形进行了分析,对比不同焊接工艺方案对铺管船甲板导轨热力学性能的影响。结果表明:通过在焊接前进行预热及焊接后进行保温(方案Ⅲ和方案Ⅳ)可以使得温度极差明显下降,但是焊接所需的总时间会明显增加;同时,降低温度极差也会使得焊缝最后的最大变形量和最大等效应力均有效降低,因此结合了非常规焊接顺序和预热、保温措施的方案Ⅳ有较小的最大等效应力和最大变形量,而且在最后的疲劳寿命计算中也取得了相对于常规方案约60%的应力循环次数的增加,推荐方案Ⅳ作为实际焊接过程中的最优方案。