【摘要】：船舶上層建筑在建造過程中由焊接導致的變形是不可避免的,因此船舶上層建筑的焊接變形矯正是船舶建造過程中不可缺少的一部分。目前船廠對船舶上層建筑焊接變形矯正的方法主要是火焰矯正,但是火焰矯正嚴重影響了船舶的建造效率。因此為解決上述問題考慮利用高頻感應技術(shù)對船舶上層建筑焊接變形進行矯正。在國外一些機構(gòu)已經(jīng)將高頻感應加熱技術(shù)應用于船舶上層建筑焊接變形的矯正中,使船舶的建造效率得到很大提升。但國內(nèi)對于高頻感應加熱技術(shù)在船舶上層建筑焊接變形矯正方面的研究還處于起步階段。要將高頻感應加熱技術(shù)應用于我國船舶上層建筑焊接變形矯正中,必須開展系統(tǒng)全面的研究工作,這對促進我國船舶工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。本文以船舶焊接變形矯正為背景,以船舶上層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和典型結(jié)構(gòu)的焊接變形為研究對象,研究其利用高頻感應技術(shù)進行矯正的物理參數(shù)、矯正方式和矯正工藝參數(shù)。建立靜態(tài)高頻感應加熱器模型,研究靜態(tài)高頻感應加熱器中電流方向、電流頻率、電流大小對溫度場分布的影響規(guī)律,得出能夠產(chǎn)生較好塑性變形的溫度場及其所對應的物理參數(shù),進而將該參數(shù)應用到后面的矯正分析中。以靜態(tài)高頻感應加熱器模型及其物理參數(shù)為基礎(chǔ),建立移動式高頻感應加熱模型。研究了移動式高頻感應加熱模型對船舶上層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和典型結(jié)構(gòu)焊接變形的矯正方法。具體研究內(nèi)容如下:(1)介紹了電磁感應加熱的基本理論以及利用有限元法對電磁場和溫度場進行分析的基本公式,并梳理了塑性變形的基本理論和焊接變形矯正的基本方法,為相應的后續(xù)研究工作提供支撐。(2)建立了靜態(tài)高頻感應加熱器模型,在此模型的基礎(chǔ)上結(jié)合基本理論利用數(shù)值仿真分析方法對電磁場和溫度場進行計算。研究了高頻感應加熱器模型中兩根導線電流方向的對溫度場的影響,并對不同電流方向產(chǎn)生不同溫度場的原因進行分析。(3)研究了靜態(tài)高頻感應加熱器中電流大小、電流頻率對溫度場分布的影響規(guī)律。同時在鋼板上選取典型測點進行分析,讀取典型點處溫度隨時間的變化情況。確定應用高頻感應加熱技術(shù)進行矯正的最佳溫度場和生成該溫度場的電流大小、電流頻率及加熱時間。(4)以靜態(tài)高頻感應加熱器模型及其得出的溫度場的物理參數(shù)為基礎(chǔ),建立移動式高頻感應加熱模型;利用此模型開展平板對接焊的焊接變形進行矯正,通過施加不同的矯正加熱速度得出最佳的矯正加熱速度;同時研究了加熱線的布置方式,通過對多種加熱線的布置方式進行計算分析,得出最佳的加熱線布置方式。(5)利用上述結(jié)論對船舶上層建筑中典型結(jié)構(gòu)的焊接變形進行矯正,并研究加熱線長度對矯正結(jié)果的影響,最終確定較為合適的矯正加熱線長度進而得到較為合理的焊接變形矯正效果,用于指導工程應用。
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U671.8

【參考文獻】

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本文編號：2791432