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第1章 绪论1

1.1 课题研究的科学依据与工程意义1

1.1.1 船体曲面高频感应弯板成型工艺力学行为研究2

1.1.2 基于固有应变理论的船体总段船台合拢焊接变形预测研究2

1.1.3 船体结构背水焊接温度场及应力应变场数值模拟计算研究3

1.1.4 高强度大厚度海洋平台桩腿板材切割工艺力学行为研究3

1.2 国内外研究现状4

1.2.1 高频感应弯板成型技术的研究现状4

1.2.2 基于固有应变理论的焊接变形预测研究现状6

1.2.3 背水焊接研究现状10

1.2.4 板材切割研究现状11

1.3 主要研究内容15

1.4 本章小结16

第2章 船体曲面高频感应弯板成型工艺力学行为研究17

2.1 引言17

2.2 板材热物理性能对温度场及弯板成型的影响20

2.2.1 研究模型20

2.2.2 模型表面换热系数对温度场及弯板成型的影响25

2.2.3 板材导热系数对温度场和弯板成型的影响34

2.2.4 板材线膨胀系数对温度场和弯板成型的影响41

2.3 板材边界条件对弯板成型的影响44

2.3.1 应力分析比较44

2.3.2 位移和残余塑变分析47

2.4 板材几何尺寸对弯板成型的影响50

2.4.1 研究模型50

2.4.2 三块方板的比较51

2.4.3 单一变化板宽或板长的比较分析56

2.4.4 板厚对弯板成型影响的实验研究61

2.5 加热功率、热源移动速度、扫描次数及扫描路径与弯板成型的关系63

2.5.1 加热功率与弯板成型的关系63

2.5.2 扫描速度对弯板成型影响的数值计算及实验验证69

2.5.3 扫描次数与弯板成型的关系71

2.5.4 扫描路径对弯板成型的影响73

2.6 本章小结75

第3章 基于固有应变理论的船体总段船台合拢焊接变形预测研究77

3.1 引言77

3.2 典型船体结构焊接接头固有应变影响因素研究78

3.2.1 T型焊接接头固有应变的影响因素研究78

3.2.2 对接焊接接头固有应变的影响因素研究87

3.3 基于Weld_ sta的船体总段船台合拢焊接变形预测92

3.3.1 基于固有应变理论焊接变形预测专用软件Weld_ sta的介绍92

3.3.2 船体双层底结构焊接变形预测及实验验证97

3.3.3 基于Weld_ sta的船体总段船台合拢焊接变形预测101

3.4 本章小结107

第4章 船体结构背水焊接温度场及应力应变场数值模拟计算研究109

4.1 引言109

4.2 背水焊接数值模拟的边界条件109

4.2.1 空气—钢板自然换热系数110

4.2.2 水—钢板强对流系数112

4.3 背水焊接预热数值模拟113

4.3.1 计算模型114

4.3.2 预热结果及分析116

4.4 平板背水焊接温度场与组织分析119

4.4.1 计算模型119

4.4.2 背水焊接温度场分析122

4.4.3 背水焊件取样点的热循环曲线126

4.4.4 焊接组织分析128

4.5 背水焊接的应力场与变形分析130

4.5.1 背水焊接应力场计算130

4.5.2 焊接过程中应力场与变形分析比较131

4.5.3 冷却后残余应力、变形比较134

4.6 本章小结135

第5章 高强度大厚度海洋平台桩腿板材切割工艺力学行为研究137

5.1 引言137

5.2 氧乙炔火焰切割复合热源模型138

5.2.1 热源模型138

5.2.2 移动线热源和移动高斯热源双热源温度场138

5.2.3 热源模型中的参数确定140

5.3 平板直线氧乙炔火焰切割的数值计算及实验验证141

5.3.1 材料的温度性能参数141

5.3.2 平板切割的温度场计算148

5.3.3 平板直线氧乙炔火焰切割的应力应变场计算及实验验证157

5.4 齿条板氧乙炔火焰切割的数值模拟计算162

5.4.1 自升式海洋平台桩腿齿条162

5.4.2 齿条板的有限元模型162

5.4.3 齿条板切割温度场计算164

5.4.4 齿条板切割应力应变场计算168

5.4.5 切割工艺参数的优化171

5.5 本章小结175

第6章 结论与课题展望176

6.1 结论176

6.2 课题展望180

参考文献183