大型结构件焊接变形控制技术的数据库

(1)采用焊接变形控制技术

钢结构经过焊接加工会发生一定的形状改变，即焊接变形。变形的基本类型有横向、纵向收缩，角变形，弯曲和波浪变形。常采取的变形预防措施有：合理选择施焊方法和焊接工艺参数，应围绕结构中性轴平衡布置焊缝，合理选择焊接顺序，使用分段倒退焊和间断焊，预置反变形量，采用刚性固定等。对已经出现的变形常采用机械矫正和火焰矫正法，这些变形预防措施和矫正工艺主要是依靠经验和有限的试验数据，不能适应复杂多变的结构型式和焊接方法，而且焊接变形的矫正极为耗时、费力，甚至导致产品报废。

(2)应用焊接变形预测方法

焊接数值模拟可通过对复杂或不可观察的焊接现象进行模拟和对极端情况下尚不知的规则进行预测，以弄清焊接过程的规律。数值模拟作为一种强有力的定量研究手段，不仅可以用来帮助理解焊接现象的本质，预测残余应力和变形，还可以此为工具，研究控制和减小残余应力，优化焊缝质量。

(3)建立和使用数据库

数据库的建立就是要控制大型结构件焊接变形，并为设计焊接工艺提供便捷、可靠的参考知识库。

数据库的设计主要是包括两个方面：经验知识库和数值模拟库。前者包括：一般机械方法的经验知识，如：合理选择施焊方法和焊接工艺参数，围绕结构中性轴平衡布置焊缝，合理选择焊接顺序，使用分段倒退焊和间断焊等。后者要根据数值计算的实际情况确定焊接过程中的变形问题，通过输入各种外界条件，通过有限元方法，计算出最终的结果。

数据库的使用是根据大型结构件的焊接要求来设定和使用的。首先根据结构件的特点，选择机械方法知识库的基本条件选项，然后根据经验公式和数据曲线库的要求提供数据，再根据解析法按库的性能要求选择不同的结构型式。在操作数值模拟库时，应根据提供的基本结构型式，形成本结构的大体结构型式。根据实际情况选择温度场和应力场，即完成整个焊接变形控制技术的数据库的输入操作，最后提交数据，数据库将给出供参考的工艺参数和工艺操作结果。通过对大型结构件焊接变形控制技术数据库的设计，加强了对焊接工艺制定的准确性、快速性、科学性和实用性，是提高焊接质量，避免焊接缺陷，节省制造成本很好的工具。

(作者地址：上海市平凉路2103号　上海电力学院能源与环境工程学院200090)