[摘 要]造船業(yè)的發(fā)展，一方面靠重大裝備的投入，另一方面則是通過優(yōu)化管理體系，提升管理水平，提高建造效率來實現(xiàn)。本文以生產(chǎn)中的大型多用途船為研究對象，采用基于固有應(yīng)變預(yù)測法對該船貨艙雙層底分段進行焊接變形的預(yù)測。

1.1 固有應(yīng)變有限元方法

在焊接的過程中，焊接的變形應(yīng)變由彈性應(yīng)變、相變應(yīng)變、塑性應(yīng)變和熱應(yīng)變組成。

焊接應(yīng)力與變形是存在一定固有應(yīng)變條件下構(gòu)件自動平衡后的自然結(jié)果。

1.2 焊接固有應(yīng)變的確定

焊接變形取決于固有應(yīng)變的大小和分布，因而是四個確定焊接變形的決定性參數(shù)，其中為縱向固有應(yīng)變的總和，為橫向固有應(yīng)變的總和，為中心到截面中心距離，為的偏心距。對于較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，主要影響焊接變形的仍然是縱向固有應(yīng)變（殘余塑變）和橫向固有應(yīng)變（殘余塑變）。

該數(shù)值也已經(jīng)得到大量的板條邊緣堆焊實驗的證實，并得出它的剛性適用范圍（）。當(dāng)超過上述數(shù)值時，縱向固有應(yīng)變總和不再與焊接線能量成正比，需作一定修正（ K 值減?。Ｒ驗楹附咏孛孢^小，已不能滿足解析解的假定邊界條件。此時焊接溫度場比較均勻，故產(chǎn)生的塑性應(yīng)變總和也相應(yīng)減少。不過在實際生產(chǎn)中焊接工件剛性一般都較大，上述情況很少發(fā)生。另外，為固有應(yīng)變中心至構(gòu)件中心線的距離，作為近似處理可以用焊縫中心來代替固有應(yīng)變的中心。對于多道焊的情況，可采用類似解析方法處理。

⑴胎架設(shè)置：

分段制造胎架為立柱式平胎架，高度為 800mm 左右。P/C/S分段設(shè)同一胎架制造，不設(shè)反變形。全寬（Y）型分段設(shè)反變形 1.5/1000。

胎架支承間距為：縱向（船長方向）為肋距 840mm，橫向（船寬方向）為 1000mm。

⑵分段余量設(shè)置：

a.分段橫向大接頭一端為無余量，另一端加放 50mm 切割余量。

b.P/C/S 分段間縱向大接縫為無余量制造，每檔縱骨間加放 1.0mm 收補償量（僅內(nèi)、外底板）。其中 P/S 分段的內(nèi)外底板加放 30mm 拼板余量，拼板劃線后切割余量。

c.曲型外板企口向上不放余量，透氣板處加放裝配余量 30mm。

⑶焊接坡口：構(gòu)件的對接焊坡口（包括型材）在無余量側(cè)零件下料時切出坡口。對于襯墊焊切坡口時要留出 6mm 的間隙。

⑷零件的下料方式：所有板材零件（包括扁鋼）均采用數(shù)切下料，噴粉劃線。

⑸曲型外板的加工：采用活絡(luò)軋樣，艏艉包板采用樣箱，肋骨（縱骨）的彎制采用逆直線法。

⑹內(nèi)底板，平直外底板采用數(shù)切后拼板，拼板焊縫采用埋弧自動焊。平面板架的最大寬度不超過 12 米。P/S 分段的拼板余量 30mm。全寬型分段（1C10Y，3H16Y）內(nèi)底板分左右兩塊拼板，分別加放拼板余量 10mm及 5mm。拼板劃線后切除余量，同時切出焊接坡口。

⑺舭龍骨在分段大接縫處散裝一段，余量加放在散裝的一端。舭龍骨的安裝定位尺寸為外底板的圍長尺寸（底板的外緣），以內(nèi)底板邊線為起始點。

⑻集裝箱底座加強在分段上裝焊妥。

⑼分段焊接要點：

a.構(gòu)件安裝時注意無余量大接頭一端的精度（端面的平整度）。

b.為了控制分段的變形，保證內(nèi)底板的平整度，內(nèi)底板與胎架的定位焊應(yīng)足夠牢固，施焊時應(yīng)注意焊接程序，減少變形量。

⑽分段完工后應(yīng)進行檢測。除測量形體尺寸外，還有測量無余量端面的精度及內(nèi)底板的平整度。特別是對于安裝集裝箱底腳的多用途貨船來說，控制內(nèi)底的平整度尤為重要。

底部分段是整艘船分段的基礎(chǔ)，特別是對于裝載集裝箱的多用途貨船，控制其貨艙的長度，寬度尺寸，以及內(nèi)底板的平整度極為重要。雙層底分段除了控制貨艙的整體尺寸外，還要控制內(nèi)底板的平整度，測量點放在集裝箱底腳位置處，每一貨艙內(nèi)的不平整度不大于 8mm。在實際建造中，貨船雙層底分段總組裝時，其左、中、右分段要控制以下精度：

總段半寬尺寸偏差10mm

總段四角水平偏差8mm 　

內(nèi)底板平整度（箱腳處）偏差6mm

為了提高分段的制造精度，在貨艙雙層底的每一檔縱骨間和橫艙壁分段的每檔扶強材間加放 1.0mm 補償量，在貨艙舷側(cè)分段的每檔縱骨間加放 0.5mm 的補償量。本船分段大接頭處的余量設(shè)置原則上采用單側(cè)加放切割余量的原則。數(shù)量為 50mm 和 30mm。部分板架加放拼板余量 20mm?；鸸ぐ宓乃闹芫臃偶庸び嗔?100mm 以上，雙層底透氣板處加放 30mm 裝配余量。余量處理如下：

⑴焊接收縮補償量不作處理。

⑵切割余量在各施工階段進行切除，包括拼板余量、分段余量、總組余量和船臺合攏余量等。

⑶上下口的 15mm 余量作補償量處理，合攏時僅作局部修割，以保證層高。

本文基于固有應(yīng)變原理基礎(chǔ)上，通過有限元計算、實測以及現(xiàn)場經(jīng)驗的積累，結(jié)合大量的計算和分析，得到了一個基于板厚的計算固有應(yīng)變簡化公式。根據(jù)實際裝配順序和胎架結(jié)構(gòu)設(shè)置焊接順序和約束條件，計算其焊接變形。

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