薄板船體結(jié)構(gòu)焊接失穩(wěn)變形的數(shù)值分析進展

王江超

(華中科技大學 船舶與海洋工程學院， 湖北 武漢 430074)

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薄板船體結(jié)構(gòu)焊接失穩(wěn)變形的數(shù)值分析進展

王江超

(華中科技大學 船舶與海洋工程學院， 湖北 武漢 430074)

回顧總結(jié)數(shù)值分析在角接焊接頭以及船體典型焊接結(jié)構(gòu)失穩(wěn)變形研究中的應用，主要闡述薄板焊接失穩(wěn)變形的復雜多樣性以及焊接失穩(wěn)變形的形成機理。著重介紹研究失穩(wěn)現(xiàn)象的數(shù)學理論基礎(chǔ)。概述當前使用熱彈塑性有限元法、彈性有限元法和特征值法等數(shù)值分析方法研究焊接失穩(wěn)變形的現(xiàn)狀及進展。

薄板船體結(jié)構(gòu)；焊接失穩(wěn)；數(shù)值分析；大變形理論；特征值分析

0 引言

采用高強鋼薄板設(shè)計來減輕船體結(jié)構(gòu)自身重量是解決當前船舶運營所面臨的降低能耗、減少排放、保護環(huán)境以及提高運載量等問題的一種有效措施。目前，結(jié)構(gòu)輕量已成為高新船舶及海洋開發(fā)裝備生產(chǎn)中一種應用極為廣泛的先進制造技術(shù)。高強鋼薄板可在實現(xiàn)輕量化的同時，完全滿足船舶及海洋結(jié)構(gòu)物的強度要求。但薄板結(jié)構(gòu)因板材厚度減少其保持穩(wěn)定性的能力顯著降低，因此，在焊接制造過程中，薄板船體結(jié)構(gòu)會因焊縫處產(chǎn)生的縱向收縮力而發(fā)生失穩(wěn)并導致產(chǎn)生失穩(wěn)變形，從而大幅降低建造精度。

焊接失穩(wěn)變形是一種不同于常見焊接變形的變形模式，通常會呈現(xiàn)出多種不同形式的面外變形分布[1]。它會大幅降低薄板船體結(jié)構(gòu)的制造尺寸精度。同時，因其不穩(wěn)定的特性，在后期的矯正過程中，不僅增加制造成本、延長工時，而且很難完全消除[2]。因此，須通過計算并預測出產(chǎn)生焊接失穩(wěn)變形的臨界條件，改變并控制實際的焊接制造過程，以得到盡可能小的引起焊接失穩(wěn)的驅(qū)動力，避免其接近失穩(wěn)臨界條件，從而預防焊接失穩(wěn)變形的發(fā)生，保證建造精度。

當前，對薄板結(jié)構(gòu)焊接失穩(wěn)變形的研究主要集中在使用數(shù)值分析的方法再現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，并預測焊接失穩(wěn)變形的分布趨勢及失穩(wěn)模態(tài)。同時，分析影響焊接失穩(wěn)變形產(chǎn)生的各個因素，解釋其產(chǎn)生機理，也是重要的研究內(nèi)容之一。

1 典型船體結(jié)構(gòu)焊接失穩(wěn)變形及特征

薄板船體結(jié)構(gòu)，常常使用角焊完成筋板與底板的連接，以增加其剛度和穩(wěn)定性。一般而言，T型接頭及其焊接結(jié)構(gòu)在焊縫收縮的作用下失去穩(wěn)定性，將會表現(xiàn)出多種與初始狀態(tài)完全不同的結(jié)構(gòu)形態(tài)。因此，焊接失穩(wěn)變形不同于其他焊接變形類型，它沒有簡明的變形形式，很難判斷。

船體結(jié)構(gòu)受結(jié)構(gòu)自身設(shè)計及剛度的影響，焊接失穩(wěn)變形是一種局部波浪式或整體扭轉(zhuǎn)式變形，且變形量相對較大[1]。在簡單的薄板堆焊以及對接接頭中，焊接失穩(wěn)變形呈現(xiàn)出“馬鞍形(Saddle)”的模態(tài)[3]。對于T型角焊接頭，焊接失穩(wěn)變形則可能以多種形式呈現(xiàn)(見圖1)，包括產(chǎn)生整體的“扭轉(zhuǎn)(Twist)”變形以及形式更加復雜的復合失穩(wěn)變形模式。橫豎交錯的船體加筋板焊接結(jié)構(gòu)，也可能因其結(jié)構(gòu)設(shè)計、尺寸材質(zhì)以及焊接過程不同而產(chǎn)生完全不同模態(tài)的焊接失穩(wěn)變形[4- 5]，如圖2所示。

圖1 船體T型角焊接頭可能產(chǎn)生的焊接失穩(wěn)變形模態(tài)

圖2 船體加筋板焊接結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的復雜焊接失穩(wěn)變形

在船體結(jié)構(gòu)中，焊接產(chǎn)生的面外變形主要由面外彎曲角變形和失穩(wěn)變形共同決定。在中厚板及厚板結(jié)構(gòu)中，由于失穩(wěn)變形沒有發(fā)生，面外變形僅由面外彎曲角變形引起，底板會呈現(xiàn)出“瘦馬(Hungry Horse)”形態(tài)的面外變形。失穩(wěn)變形產(chǎn)生之后，如圖3所示，焊接結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出來的特征有：

(1) 底板多處產(chǎn)生凹凸不平的波浪式變形；

(2) 底板面外產(chǎn)生很大量級的變形。

然而，當焊接產(chǎn)生的面外彎曲角變形太大時，其對面外變形的貢獻會掩蓋焊接失穩(wěn)現(xiàn)象，使得焊接失穩(wěn)的特征表現(xiàn)得不夠明顯[2]。當然，面外變形也受到焊縫收縮力產(chǎn)生的彎曲力矩的影響。當焊接結(jié)構(gòu)橫斷面的質(zhì)心位置與其受力點的位置(焊縫)不相同時，就會產(chǎn)生一定的彎曲力矩，從而可能導致產(chǎn)生面外變形。

圖3 船體加筋板失穩(wěn)后的面外變形分布模態(tài)

對于使用超高強鋼薄板的船體結(jié)構(gòu)，由于材料屈服強度的明顯提升，結(jié)構(gòu)在焊接加熱過程中，加熱焊縫對周圍母材產(chǎn)生擠壓作用，可能會導致船體結(jié)構(gòu)在屈服之前發(fā)生焊接瞬態(tài)熱失穩(wěn)現(xiàn)象[6]。

因此，焊接失穩(wěn)變形是一種現(xiàn)象復雜且呈現(xiàn)多變模態(tài)的變形類型。特別是在大型且復雜的船體焊接結(jié)構(gòu)中，其表現(xiàn)形式將更加多樣化，相關(guān)的機理分析和計算分析預測也都非常困難，從而很難保障船舶建造精度。

2 薄板焊接失穩(wěn)產(chǎn)生機理

焊接失穩(wěn)變形的本質(zhì)是焊接接頭或者焊接結(jié)構(gòu)在焊縫收縮力的作用下，失去穩(wěn)定性而發(fā)生的形狀變化。雖然焊接失穩(wěn)變形的形式多種多樣，其產(chǎn)生的根本原因均在于收縮力對結(jié)構(gòu)的壓縮作用。

日本大阪大學的上田幸雄教授及其團隊成員，專注于船體結(jié)構(gòu)的精度建造研究，經(jīng)過試驗測量觀察、理論分析以及大量有限元數(shù)值計算得出：固有應變(去除彈性應變之外的所有應變分量)是產(chǎn)生焊接變形和殘余應力的根源。如果將橫斷面上的所有固有應變乘以彈性模量，再乘以其存在的面積，則固有應變轉(zhuǎn)化為橫斷面的固有作用力；而當作用力的作用點與橫斷面的質(zhì)心不重合時，將產(chǎn)生彎曲力矩；以及由應變的定義(單位長度的變形量)可求取橫向變形；這樣綜合之后就得到了焊接產(chǎn)生的固有變形。

(1)

(2)

(3)

基于上述固有變形理論的研究[7]發(fā)現(xiàn)：對于多層多道焊或者平行焊縫的薄板船體結(jié)構(gòu)，焊接失穩(wěn)變形僅由縱向收縮力決定；面外橫向彎曲(角變形)和縱向彎曲(通常因數(shù)值相對較小而忽略不予考慮)以及初始擾度不會決定焊接失穩(wěn)變形是否發(fā)生，但作為一種擾動，在失穩(wěn)條件滿足時，會促發(fā)焊接失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生；橫向位移在此對失穩(wěn)沒有任何影響。當然，在沒有任何擾動的情況下，即使焊接產(chǎn)生的縱向收縮力大于失穩(wěn)產(chǎn)生的壓縮力，焊接失穩(wěn)變形也不會產(chǎn)生。在相互垂直的船體加筋板焊接結(jié)構(gòu)中，橫向位移在垂向加強筋的約束下不能隨意移動時，面內(nèi)固有收縮(縱向收縮力和橫向位移)將共同決定焊接結(jié)構(gòu)是否發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象；焊接產(chǎn)生的面外橫向/縱向彎曲以及初始擾度，依然只會在結(jié)構(gòu)滿足失穩(wěn)條件時，促使結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定性，產(chǎn)生失穩(wěn)變形。

還有部分船舶建造領(lǐng)域的學者[8-9]認為：薄板船體結(jié)構(gòu)焊接失穩(wěn)變形產(chǎn)生的驅(qū)動力是縱向壓縮殘余應力。其中，典型的橫斷面焊接殘余應力分布是：焊縫處的殘余應力為拉應力，在沒有加工硬化時，其數(shù)值等于材料的屈服應力；遠離焊縫的區(qū)域是壓應力，且最終在邊界區(qū)域趨近于零。遠離焊縫處的縱向壓縮殘余應力也稱之為施加的焊接載荷(Applied Weld Load， AWL)，當其超過焊接結(jié)構(gòu)的臨界失穩(wěn)阻抗(Critical Buckling Resistance， CBR)時，焊接結(jié)構(gòu)將失去穩(wěn)定性，產(chǎn)生失穩(wěn)變形。

3 大變形理論

焊接失穩(wěn)變形屬于彈性穩(wěn)定性的研究范疇，是一種力學的非線性響應。其中，位移與應變之間的關(guān)系反映著彈性體變形的幾何特性，也是實現(xiàn)用數(shù)值分析方法研究焊接失穩(wěn)的關(guān)鍵。

當一個焊接接頭或者結(jié)構(gòu)的微單元如圖4所示[10]，在焊縫收縮力的作用下，首先會產(chǎn)生一定量的面內(nèi)收縮，此時在焊縫方向(設(shè)為x方向)產(chǎn)生的應變?yōu)?/p>

(4)

在繼續(xù)壓縮的情況下，若焊接接頭或結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定性，則會在垂直于焊縫方向(y，z方向)產(chǎn)生一定量的位移，其失穩(wěn)后的長度為

(5)

相對應的應變?yōu)?/p>

(6)

同理，可分析得出其他各方向受到壓縮失去穩(wěn)定性時所產(chǎn)生的應變。

失穩(wěn)發(fā)生時對應的角變形可由下式計算求得

(7)

由向量點積運算的定義可知

(8)

得到

(9)

由于考慮的角變形比較小，則有

(10)

大變形理論(有限應變理論)給出的位移與應變的關(guān)系也稱為Green-Lagrange應變。在不考慮其中的非線性項時，可簡化為彈性力學中常見的Cauchy應變。

圖4 結(jié)構(gòu)微單元在外力作用下的變形

4 薄板船體結(jié)構(gòu)焊接失穩(wěn)變形的數(shù)值預測

對薄板焊接失穩(wěn)現(xiàn)象的研究最早起源于日本。1953年，MATSUBUCHI[11]利用試驗的方法，測量薄板結(jié)構(gòu)因焊接產(chǎn)生的失穩(wěn)變形。同時，通過理論解析，求解出焊接產(chǎn)生的縱向殘余應力，并研究焊后薄板的穩(wěn)定性。為了保障薄板船體結(jié)構(gòu)的建造精度，WATANABE等[12]經(jīng)試驗觀察發(fā)現(xiàn)：不同厚度鋼板在表面堆焊時，可能產(chǎn)生碗狀(凹-凹型)以及波浪狀(凹-凸型或凸-凹型)等不同類型的焊接變形。同時，WATANABE等[13]還通過測量和計算薄板(板厚1.6mm)堆焊的壓縮熱應力和固有收縮給出了薄板堆焊失穩(wěn)的最短焊縫長度和最大失穩(wěn)變形擾度，且與試驗結(jié)果相當吻合。

之后的數(shù)十年，鮮有焊接失穩(wěn)變形方面研究的突破性成果發(fā)表。隨著船舶輕量化設(shè)計和制造理念的提出和推廣以及數(shù)值分析技術(shù)的廣泛應用，目前對于薄板結(jié)構(gòu)，特別是薄板船體加筋板焊接失穩(wěn)變形的相關(guān)研究，均主要基于數(shù)值計算來開展。預測焊接失穩(wěn)變形的數(shù)值分析方法主要有以下幾類。

4.1 瞬態(tài)熱彈塑性有限元分析

船體結(jié)構(gòu)的建造中，焊接變形是由傳熱、屈服、熔化、凝固以及相變等物理現(xiàn)象相互耦合產(chǎn)生的。由于傳熱過程對于焊接力學現(xiàn)象有著決定性的作用，而力學現(xiàn)象對于傳熱的影響可忽略不計，因此，采用有限元計算考慮其相互耦合作用會增加計算的復雜度并且降低計算效率，因此毫無必要。常見的熱彈塑性有限元分析都只考慮熱分析對力學過程的強作用，即先計算得出不同時刻的溫度分布，再以此為熱載荷施加到彈塑性力學模型中，從而得到殘余應力和焊接變形。

TSAI等[14]使用ABAQUS軟件進行了三維的熱彈塑性有限元方法研究AH36高強鋼薄板表面堆焊產(chǎn)生的失穩(wěn)變形。在計算過程中，使用了非耦合的熱傳遞-力學分析過程，并且應用大變形理論來考慮失穩(wěn)變形的非線性幾何響應。同時，指出了焊接失穩(wěn)的分歧現(xiàn)象開始于焊后的冷卻階段，并將持續(xù)到冷卻結(jié)束。MICHALERIS等[15]也在ABAQUS中使用了考慮大變形理論的三維熱彈塑性方法來分析不同尺寸的T型焊接接頭的失穩(wěn)現(xiàn)象，其預測的焊接變形與測量數(shù)據(jù)有著很好的一致性，但計算過程需要消耗大量的計算機資源，且耗時太長。針對大型薄板船體結(jié)構(gòu)，YANG等[16]在ABAQUS中利用殼單元建立平板堆焊的有限元網(wǎng)格模型，同時在殼單元的厚度方向上使用5個積分點來分析計算厚度方向上的溫度和應變梯度分布。同樣，以移動熱源計算的熱分析結(jié)果作為熱載荷來計算焊接殘余應力，再映射全局殘余應力分布到三維的失穩(wěn)分析模型上，計算得到焊接失穩(wěn)變形形狀及數(shù)值。

從船體結(jié)構(gòu)的典型焊接接頭著手，WANG等[3]使用內(nèi)部的非耦合熱彈塑性有限元程序(JWRIAN)研究了2.28mm薄板堆焊產(chǎn)生的焊接失穩(wěn)變形。計算結(jié)果給出了與試驗相同的變形模態(tài)，然而由于實體單元網(wǎng)格模型很難反映薄板的初始擾度，計算數(shù)值與測量結(jié)果稍有差別。同時，WANG等[4]運用相同方法分析了板厚為6mm的船體加筋板結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)變形的現(xiàn)象。雖然沒有考慮薄板的初始擾度，然而預測結(jié)果顯示，無論是變形模態(tài)，還是變形量都與實際測量相當一致?？芍敽附邮Х€(wěn)產(chǎn)生足夠大的變形量時，初始擾度的影響則可忽略不計。

綜上所述，瞬態(tài)熱彈塑性有限元方法比較適合分析預測焊接接頭或者簡單的船體焊接結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)變形。

4.2 復合的彈性有限元分析

鑒于船體結(jié)構(gòu)的大型化和復雜性，熱彈塑性有限元方法在實際應用中受到限制，許多學者使用了復合的有限元方法來分析船體焊接結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)現(xiàn)象。

焊接固有應變/變形是產(chǎn)生焊接變形的根源，且可通過理論推導、試驗測量以及瞬態(tài)熱彈塑性有限元計算來獲得。因此，以固有應變/變形作為焊接等效載荷的彈性有限元方法是分析解決復雜結(jié)構(gòu)焊接失穩(wěn)變形的有效且理想的數(shù)值方法。ZHONG等[17]使用固有應變作為焊接等效載荷，在考慮板結(jié)構(gòu)彈性大變形理論的情況下，再現(xiàn)了焊接失穩(wěn)變形。DENG等[18]提出使用熱彈塑性有限元計算與基于大變形理論的彈性計算相結(jié)合來預測分析焊接失穩(wěn)變形。其中，非耦合的熱彈塑性有限元方法用來詳細研究各種典型焊接接頭，并獲得固有變形。施加該固有變形并使用界面要素來預測實際船體結(jié)構(gòu)焊接產(chǎn)生的面外變形。WANG等[19]完善了上述復合有限元方法，將與試驗測量對比的熱彈塑性有限元分析得到的固有應變(塑性應變)進行積分求和，得到更加精確的固有變形。并且，應用該方法分析了薄板堆焊接頭、加強筋焊接結(jié)構(gòu)以及真實船體結(jié)構(gòu)的焊接失穩(wěn)現(xiàn)象。

同時，其他一些學者也采用了相似的方法來分析焊接失穩(wěn)變形。TSAI等[20]研究了厚度為1.6mm的船用鋁合金板架結(jié)構(gòu)的焊接失穩(wěn)現(xiàn)象，使用固有收縮應變獲得接頭的焊接殘余應力分布。對于研究的焊接結(jié)構(gòu)而言，如果其變形抵抗能力(橫截面剛度或者慣性矩)過低，則會產(chǎn)生失穩(wěn)變形。對于薄板船體結(jié)構(gòu)，DEO等[21]稱其為施加塑性應變法，使用二維的非線性瞬態(tài)熱力學分析(其力學理象，可作為一個平面應變問題分析)來研究垂直于焊縫橫截面上的焊接熱過程，計算得到熱載荷以及塑性應變，然后再使用小變形理論的彈塑性力學模型，利用不同的熱膨脹系數(shù)得到焊接殘余應力，從而獲得施加的焊接載荷。再使用考慮了大變形理論的靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，逐步施加載荷并考慮初始擾度，預測焊接失穩(wěn)變形量，同時計算失穩(wěn)臨界載荷。對于加載等效焊接載荷的彈性有限元方法，則在預測焊接失穩(wěn)變形時，需要考慮幾何結(jié)構(gòu)或者施加載荷的不完善性(非理想性)，以此觸發(fā)失穩(wěn)響應[15]。還針對實際中的非理想性情況，進行焊接失穩(wěn)及變形量的敏感性分析研究?；诿绹＼姷膶嶋H需求，HUANG等[9]使用基于收縮力的失穩(wěn)分析來預測船體面板結(jié)構(gòu)的焊接失穩(wěn)變形。其中，引起焊接失穩(wěn)變形的熱力相互作用被分為3個計算過程：典型焊接接頭的熱分析、熱應力的彈塑性分析以及考慮所有焊接接頭的整體結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)分析。

4.3 特征值和特征向量計算

通過加載焊接等效載荷的彈性結(jié)構(gòu)分析來預測焊接失穩(wěn)變形可以有效地提高計算效率，但其計算過程依然需要消耗相當多的計算資源和計算時間。在薄板船體結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)中，通過計算得知焊接失穩(wěn)的臨界條件往往比獲得焊接失穩(wěn)變形量更有實際意義。因此，很多學者通過對船體結(jié)構(gòu)的剛度矩陣進行特征值分析計算失穩(wěn)發(fā)生的臨界條件，有效避免大量計算，提高分析效率，更有利于改善焊接過程，保障產(chǎn)品精度。

DEO等[21]利用普遍的二維平面應變模型進行非耦合的熱彈塑性有限元分析，計算焊接產(chǎn)生的熱載荷，然后這些熱載荷被以單位熱載荷的形式逐步加載到實際薄板船體結(jié)構(gòu)的三維有限元模型的橫截面上，再通過特征值分析計算焊接結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的失穩(wěn)模態(tài)以及失穩(wěn)臨界載荷(CriticalBucklingLoad,CBL)。這里，計算的特征向量僅僅給出失穩(wěn)的模態(tài)，并非失穩(wěn)的變形量。同時，通過比較AWL和CBL的數(shù)值，判斷焊接失穩(wěn)是否發(fā)生。JUNG等[22]使用等效的熱應變將焊接接頭的塑性應變映射到實際船體結(jié)構(gòu)的殼單元模型中，基于此方法，與愛迪生焊接研究所(EdisonWeldingInstitute,EWI)一起開發(fā)了Q-WELD程序。在針對不同形式的薄板船體面板結(jié)構(gòu)的焊接制造過程中應用特征值分析，計算得到可能產(chǎn)生的焊接失穩(wěn)變形模態(tài)。

CAMILLERI等[23]在研究薄板結(jié)構(gòu)焊接失穩(wěn)時，首先使用小變形理論對一個無重力作用以及初始光滑的平板加載焊接產(chǎn)生的熱載荷，得到其剛度矩陣和應力剛度矩陣；然后，應用這些矩陣到實際的焊接結(jié)構(gòu)中做特征值分析，從而計算出該薄板船體加筋板結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的失穩(wěn)模態(tài)及對應的臨界失穩(wěn)載荷。HUANG等[9]使用基于熱塑性的失穩(wěn)分析研究船體板架結(jié)構(gòu)的焊接失穩(wěn)現(xiàn)象。其中，殘余應力產(chǎn)生的應力剛度矩陣使得失穩(wěn)分析轉(zhuǎn)化為求解結(jié)構(gòu)的特征值問題，計算所得到的位移向量就是對應的可能產(chǎn)生的失穩(wěn)變形模態(tài)。

文獻[5-7]使用固有變形作為焊接載荷，對典型的焊接接頭以及實際的船體焊接結(jié)構(gòu)進行了特征值分析。其中：在焊縫方向，由于周圍母材的強拘束作用，縱向固有變形被轉(zhuǎn)化為縱向收縮力，而在垂直于焊縫的方向上，橫向固有變形被轉(zhuǎn)化為橫向收縮?；跉卧Ｐ偷奶卣髦捣治鼋o出了所有可能產(chǎn)生的失穩(wěn)模態(tài)以及對應的臨界固有變形(縱向收縮力和橫向收縮力)。同時，WANG等[19]針對大型船體加筋板結(jié)構(gòu)中的典型單元結(jié)構(gòu)，使用特征值分析得到產(chǎn)生失穩(wěn)的臨界壓縮應力。其與彈性穩(wěn)定性中四邊簡支約束的薄板雙向壓縮失穩(wěn)的理論分析結(jié)果做對比，有著較好的一致性。TAJIMA等[24]也通過分析船體板架結(jié)構(gòu)中底板上由不同焊接過程所引起的壓縮應力，并與理論計算相比較來判斷是否發(fā)生焊接失穩(wěn)。

5 結(jié)論

綜上所述，薄板焊接失穩(wěn)變形因其非線性及不穩(wěn)定的特性，相關(guān)研究至今仍不完善，特別是在輕量化船體結(jié)構(gòu)的建造中依然沒有實用且有效的措施加以預防控制。

本文系統(tǒng)地回顧了數(shù)值分析技術(shù)在研究薄板焊接接頭，尤其是薄板船體結(jié)構(gòu)焊接失穩(wěn)變形中的應用現(xiàn)狀。在討論焊接失穩(wěn)變形的特征和產(chǎn)生機理后，詳細地闡述了作為數(shù)值計算基礎(chǔ)的大變形理論，并且分類介紹了不同數(shù)值分析方法在預測薄板船體結(jié)構(gòu)焊接失穩(wěn)變形模態(tài)及數(shù)值中的研究進展。

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Progress of Numerical Analysis on Welding Buckling of Thin Plate Ship Structures

WANG Jiangchao

(School of Naval Architecture and Ocean Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074， Hubei, China)

The numerical analysis on welding buckling of fillet welded joints, thin plate ship structures wes reviewed. The target is to discuss the variety characteristics of welding buckling, and clarify its generation mechanism. Large deformation theory as mathematical fundament is introduced. The present situation and development of the numerical analysis methods,such as transient thermal-elastic-plastic FE analysis, elastic FE analysis and eigenvalue analysis, to predict welding buckling mode are introduced.

thin plate ship structure; welding buckling; FE analysis; large deformation theory; eigenvalue analysis

王江超(1983-)，男，工學博士，副教授，博士生導師，研究領(lǐng)域為船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計制造

1000-3878(2017)02-0073-06