起重船用高强钢大厚板焊接残余应力的试验研究

以某型起重船结构为研究对象,采用焊接后热作为焊接残余应力消除措施,研究结构的残余应力情况及消除措施的有效性。首先采用焊态和经过焊接后热的两组试板进行焊接残余应力检测并对比,结果表明焊态的试板焊接纵向残余应力最高达552.5 MPa,接近材料的屈服强度;经后热的试板纵向残余应力最大为385.3MPa,与焊态相比降低了167.2 MPa,下降约30%;同时获取了残余应力分布情况。进一步对起重船导向基座结构的焊缝进行后热并进行应力检测,其纵向焊接残余应力最大值为310.8 MPa,远低于母材屈服强度。本文研究表明:起重船高强钢大厚板在焊态时焊接残余应力较大,需采取措施消除残余应力;采用焊接后热可以大幅降低高强钢大厚板的焊接残余应力水平,焊接后热具有较好的经济性和操作便捷性,在起重船建造过程中建议考虑对大厚板焊缝进行后热以消除焊接残余应力消除。

搅拌船用耐磨板YG20、Q355与TU1铜钎焊接头的性能分析

针对引进的国外某型搅拌船中的易损件中的耐磨板机械性能问题,选用硬质合金YG20与Q355低合金钢作为母材、TU1无氧铜作钎料进行真空钎焊,在不同的钎缝间隙下,进行焊接接头进行性能试验,对拉伸试样与冲击试样的断口形貌进行SEM扫描,结果表明,YG20与Q355在TU1无氧铜作为钎料进行钎焊时,当钎缝间隙小于0.5 mm时能够获得很好的焊接接头;在0.4 mm时接头性能最佳,抗拉强度为439.8 MPa,达到母材抗拉强度上限值的69.8%;当钎缝间隙大于0.5 mm后,性能急剧下降;钎缝间隙在0.2 mm以下时,焊接接头断口呈脆性断裂,在0.3 mm以上塑性断裂现象随间隙值的增大而显现出一定的塑性。YG20和Q355通过铜钎焊能够获得良好的焊接接头;综合考虑钎焊批量生产的操作性、焊接接头性能等因素,推荐焊缝间隙范围为0.2~0.5 mm。

基于FLUENT的船用铝合金板激光焊接数值仿真分析

为得到最佳激光焊接工艺参数,以船用铝合金板为研究对象,利用FLUENT软件建立焊接温度场与流场模型进行仿真分析,按照实际的力和边界条件进行加载,得到不同激光焊接速度下的熔池形貌和温度、速度分布云图。结果表明,在焊接工况一定的条件下,激光焊接速度对熔池形貌和温度场产生重要影响:焊接速度较快时,金属流体流动不均衡,温度场分布紊乱,熔池形貌复杂且不稳定;焊接速度较慢时,熔池出现大梯度温度分布,金属流体流动较弱;选择合适的焊接速度才能得到较优的产品。

船体结构噪声的有限元计算分析

有限元方法是解决结构静力、动力问题的有力工具,在工程结构振动声学性能计算中正越来越多地被采用。采用有限元方法对船体结构噪声进行计算和分析,计算结果表明,有限元方法的可行性和有效性。

基于有限元方法的5t-15m栈桥结构强度分析

以5 t-15 m栈桥结构的吊臂(双段结构)为研究对象,因两段吊臂之间有150 mm的间距,重点分析了在考虑间距的前提下栈桥的结构强度.通过使用有限元分析方法,对栈桥在多种工况条件下的结构强度进行计算与分析,结果表明栈桥各结构都满足规范要求.但在水平工作状态时,在栈桥的液压斜支撑连接处位置附近会出现应力集中现象,因此需要对此处进行加强.有限元分析结果可为此类栈桥结构设计提供参考.

SPD智能批量识别DXF零件算法

造船软件SPD规范了导入软件的DXF文件存储零件的标准格式,并在自动套料功能下添加了智能批量识别DXF零件的接口,设计了新算法,将零件外框、文字标识、工艺画线进行了区分,高效、准确地识别出零件轮廓及零件名、材料编码、厚度、数量等关键信息,存储在结构零件库。该功能有效解决了SPD不能批量识别并导入零件的问题,且能够有效匹配零件属性信息,用户在执行套料之前对零件的导入更加方便、快捷。

滑行艇在规则波中的数值模拟(英文)

针对波浪中滑行艇水动力性能预报的不足,提出了一种基于六自由度运动模型的滑行艇水动力性能预报方法,实现其在波浪中自由运动的水动力性能预报。首先根据水波理论利用CFD技术完成了三维数值水池的造波和消波,然后以某型滑行艇为模型,将六自由度方程赋予滑行艇,实现了其在迎浪匀速航行时随波浪的自由运动,最后通过Fluent数值计算得到了其在波浪中自由运动时的阻力、升力、升沉位移、纵倾角以及兴波等流场参数。计算结果表明:利用该方法获得的某型滑行艇的流场参数较真实地反映了滑行艇在波浪中的姿态,为滑行艇耐波性实验提供了一定的理论依据。

250t船尾液压工作平台升降的同步控制方法

提出了一种用于船尾液压工作平台升降的同步控制方法.采用拉绳式位移编码器配合比例伺服阀的闭环控制方案实现油缸位移的精确控制;为实现液压多缸的同步升降,提出了基于Master/Slave主/从同步控制策略;而对于四个主顶升油缸各自单缸的闭环则采用带死区的PID控制算法来实现;针对负载不均及液压油的渗漏,建立了基于模糊推理的自适应PID控制参数在线自整定算法.实际运行表明:系统的同步控制精度可以始终控制在±3mm以内,系统的动态品质好,鲁棒性强,对于负载的变化和不均匀性表现出较强的自适应性和稳定性.

钙处理对AH36船体钢耐点蚀性能的影响

为提高AH36钢的耐海水腐蚀性能,炼钢时引入了钢水钙处理工艺.本文通过室内间浸挂片试验、交流阻抗试验、动电位极化试验及极化试验后的SEM分析,研究了钙处理对AH36钢中的夹杂物及耐点蚀性能的影响.结果表明:变性夹杂物中的CaS对钙处理钢的耐点蚀性能有明显的影响.通过钙处理把钢中氧化铝夹杂、硅铝酸盐夹杂等球化变性成无CaS或低CaS的球状CaO-Al2O3复合夹杂,可有效提高钢的耐点蚀性能;变性球状复合夹杂中含较多的CaS会促进诱发夹杂物周围基体腐蚀,提高点蚀诱发敏感性;含硫量较高的AH36钢在钙处理不充分时,形成CaS夹杂或以CaS为主的复合夹杂,会使AH36钢的耐点蚀性能恶化.

急件订单干扰下虚拟单元重调度

虚拟单元生产中,针对急件订单干扰情况,研究了考虑序位相似性,即尽量保持初始工序的加工次序的虚拟单元重调度问题。为了应对急件订单干扰,设置了各工件工序可用机器集合和相应的加工时间集合,构建了以序位相似性最大和急件订单完工时间、系统总流程时间最短为目标的多目标非线性整数规划模型。针对模型自身特征,采用了遗传—蚁群算法相结合的优化算法求解模型。最后,以船舶实际生产为例,验证了模型的可行和优越性,以及算法的有效性。

高活性环氧树脂增韧稀释剂的合成及应用

以腰果酚、壬基酚为原料制备了环氧树脂活性稀释剂腰果酚基缩水甘油醚(CGE)和壬基苯基缩水甘油醚(NGE),对其结构及其与E51共混体系的固化物结构进行了红外光谱表征。考察了不同合成方法对产物性能的影响,CGE及NGE对环氧树脂的稀释作用以及其含量对固化物的力学性能的影响。结果表明,CGE与NGE对环氧树脂具有显著的稀释作用,质量分数为20%时尤为明显。CGE及NGE均参与了固化反应。E51/NGE共混体系的力学性能保持较好,当E51与NGE质量比为80∶20时,其固化物拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量保持率较高。该合成方法原料价格低廉,产品具有良好的增韧稀释效果,可用于无溶剂涂料的配制。

基于ZigBee技术的焊接电源群组化监测系统设计

船舶焊接技术是船舶工业的关键技术之一,为了提高船舶制造业焊接设备的利用效率和焊接产品质量,并实时监测设备工作状态,提出了一种基于无线ZigBee技术的焊接电源群组化监测系统。重点介绍了系统的总体设计,包括系统总体框架、ZigBee无线网络和系统工作流程,讲述了基于VisualC++6.0开发的服务器管理系统人机界面设计和数据库设计。通过对典型船舶焊接生产车间的应用规模考量,ZigBee网络拓扑采用双星型网络构架,系统运行结果表明,Zigbee无线通信网络信号传输稳定,系统完全满足对船舶焊接领域群组化焊接电源的监测和管理需要。

基于阻塞流理论的船舶建造中管件加工虚拟单元调度问题研究

虚拟单元制造系统是适用于多品种小批量的生产组织模式,其在船舶建造中的应用有利于提高船舶建造的效率和柔性;但如果调度方案不当,容易引起交货期延迟的现象。鉴于船舶建造生产的特点,论文对船舶建造中虚拟单元制造系统的调度问题进行了研究。以某船厂舾装作业中的管件加工为例,在对管系托盘中的管件聚类分析的基础上,采用阻塞流理论,以设备与加工工序的分配和时间为约束,将调度问题转变为最小时间最大流问题。采用改进的预估时间增量算法求解管件族在不同工作地之间加工的最优路径。在生产任务既定的情况下,以完工周期最小化、设备最大负荷最小化、等待时间最小化为优化目标,构建了管件加工多目标优化模型,并采用免疫遗传算法求解。将求解结果与当前企业管件加工实际数据进行对比,并采用Witness软件对存在着多种动态因素的实际生产过程进行仿真,验证了方案的可行性及有效性,该方法对船舶建造中其他生产环节的生产组织亦具有参考和推广意义。

舰艇球鼻首金属导流罩的结构声学设计

针对舰艇球鼻首为声呐服务的主要功能,为提高其透声性能,对新型金属双壳导流罩的声学设计进行研究。研究从金属单层板和双层板的透声基本原理开始,通过计算和试验分析双层平板的透声状况,并选取钛合金材料作为新型导流罩的建造材料,用理论公式和有限元建模两种方法计算整体球鼻首的透声状况。为保证真实性能,建造实体模型对其进行了试验验证。通过此项研究验证了这种双壳结构的金属球鼻首导流罩具有良好的透声性能,实验结果满足声呐的工作要求。

大型船舶推进轴系轴承位移调整优化及负荷预报方法研究

轴系校中质量的优劣密切关系到船舶运营的可靠性和安全性,轴承位移调整是轴系校中的重要环节。针对船舶轴系校中实际施工中的两类问题,论文分别对给定期望轴承负荷求解轴承位移调整量的计算方法和给定轴承位移调整量求解调整后轴承负荷值的预报方法进行了研究,采用基于二次规划的优化方法来计算轴承位移调整量,采用基于轴承负荷影响数的算法对轴承调整后的负荷进行预报。通过多条实船的测量、计算和分析,结果表明:论文介绍的船舶推进轴系轴承位移调整优化及负荷预报方法对船舶轴系校中的实际施工具有较好的指导意义。

药芯焊丝CO_2焊工艺评价及远程监测系统研究

药芯焊丝CO2焊在我国船舶制造企业中大量应用,其焊接过程的稳定性评价与监控具有重要意义。通过对准1.4 mm药芯焊丝CO2焊三种不同焊接规范试验和过程稳定性试验,提取了短路过渡频率、断弧频率和瞬时短路频率作为评价其焊接过程稳定性的量化指标;搭建了基于单片机和无线Zigbee技术的药芯焊丝CO2焊远程监测系统,传输焊接过程量化特征信息,从而实现对其焊接过程的远程监测。通过试验证明,该系统具有良好的可扩展性,并能满足造船、冶金机械等行业实际焊接生产的质量监测和工艺评价需求。

舰船水下拖曳缆索的回转构形研究

采用柱坐标系建立舰船水下拖曳缆索回转构形问题的数学模型,推导得到表征拖缆在回转拖曳过程中形状及张力的拖缆运动方程组.使用Matlab编制计算程序,采用四阶Runge-Kutta法对拖缆运动方程组进行数值积分,并对拖缆空间构形进行仿真.计算分析了舰船不同参数变化下,拖缆首尾端点回转半径及拖缆尾端深度值的变化规律.数值计算结果表明,舰船拖曳回转半径、拖曳缆索缆长、舰船拖曳速度对拖缆空间回转构形有显著影响.

圆柱形水下航行器多学科优化设计方法研究(英文)

基于Isight软件,对圆柱形水下航行器开展了多学科设计优化技术的研究。首先将圆柱形水下航行器划分为阻力、结构、能源和推进四个学科,对每一个学科进行了详细的建模与分析,然后基于序列二次规划法,霍克-吉维斯直接搜索法以及多岛遗传算法三种优化算法对每个学科进行了单学科优化,在得到优化结果的同时,确定了最适合每个子系统的优化算法。接着确定了四个学科的耦合关系,完成了协同优化框架和同时分析与设计框架下多学科优化模型的构建。基于这两个多学科优化框架,分别在系统级优化器中采用上述三种优化算法,对圆柱形水下航行器进行了多学科设计优化,得到了满意的优化结果。最后总结出了一套适用于微小型水下航行器的多学科设计优化方案。

现代舰船隐身技术的若干方法研究

随着舰船隐身技术在信息化战争中发挥着越来越重要的作用,设计和建造隐身性能好的舰船已经成为当前海军追求的一个发展方向。文中主要分析了诸如电场隐身、等离子体隐身等舰船隐身技术的特点,总结了国外舰船隐身技术的最新研究成果和发展趋势,并分别从雷达、红外、声、电场隐身等几个方面,探讨了舰船总体设计时实现"隐身"的一些具体实现途径和方法。

9Ni钢焊接工艺适应性研究

研究了9Ni钢药芯焊丝气体保护焊立焊(板厚25 mm)、埋弧焊横焊(板厚25 mm)、焊条电弧焊立焊和仰焊(板厚16 mm)不同焊接位置的焊接工艺。试验结果表明:焊缝表面成形良好,无焊接缺陷,其力学性能满足LNG船储罐低温材料的使用要求。