945钢是我国自主研发的一种HSLA钢,目前用于国内某些舰艇的建造。上海《高高》。
945低合金高强度钢(High-strength Low-alloy Steel）具有高强度、高韧性和低合金化的特点,作为一种高效节能材料,在船舶、高铁、桥梁等工程领域有广泛的应用前景。
舰船的研发与维护对舰船用钢件提出了快速近净成形,以及损伤件快速修复的需求。舰船、潜艇在航行过程中会不可避免地受到鱼雷等爆炸物的袭击;压力容器中高压容器或超高压容器在运行时由于其内部压力会不断变化,其对于焊接部位等薄弱环节的破坏作用尤其值得关注。因此设计时应考虑通过对焊接接头形状的设计来改善接头的抗冲击能力。本文提出“以动态应力强度因子K_I(t)作为承受冲击载荷的参量,在焊缝与母材都含有缺陷时,通过改变接头形状参数,使得焊缝和母材的断裂参量满足K_w(t)/K_b(t)K_(ID)~w(t)/K_(ID)~b(t)”,最终使得焊接接头的抗冲击能力尽可能与母材相同。确保在相同的冲击载荷下,焊接接头不先于母材发生断裂,其是很有意义的。
945
为了实现接头抗冲击等承载能力,本文根据分离式霍普金森压杆(SHPB)的冲击原理,运用大型有限元软件MSC.Marc模拟了船用945钢标准试样的冲击过程,试样模型的动态本构关系采用Johnson-Cook本构模型,采用柔度变化率的方法得到裂纹起裂时间,进而获得试样模型的断裂韧度。
分别对试样模型受冲击之后的惯性效应和应变率效应分别进行了研究;在相同的冲击速度和标准试样模型的起裂时间下,通过对接头的形状参数(余高高度h、余高宽度m和焊趾半径r)的模拟研究,明确了不同的形状参数对试样模型断裂参量的影响。结合动态应力强度因子K_I(t)理论推导,通过对形状参数的研究,得到对接接头在不同形状参数下的接头形状因子的修正系数方程f(h,m,r,W),最终设计出满足抗冲击等承载条件的对接接头。本文利用SHPB原理,以动态应力强度因子K_I(t)为判据,对不同形状参数的对接接头进行模拟,经过计算分析,获得了受高速冲击后满足抗冲击等承载条件接头的形状因子的修正系数。对焊接接头形状进行优化,从而实现接头抗冲击等承载能力。本研究对对舰船、潜艇等在预防鱼雷等爆炸物袭击有着一定的理论意义及工程实用价值。
945钢
现代造船工业制造自动化中的瓶颈之一就是最具特色的水火弯板加工工艺，即具有曲度的船体外板与型材制成的弯曲构件，通过水火加工，利用金属热胀冷缩时自由收缩，获得所需的空间形状。通常由具有丰富经验的老工人应用水火弯板技术加工完成。随着科技的发展，由于水火弯板加工的经验性及手工操作，使得外板弯曲成形加工成为影响船体建造周期与实现自动化的瓶颈；而且随着老工人的退休，而青年工人掌握这项工艺又需相当长的时间，导致水火弯板技术青黄不接的现象日趋严重。解决问题的关键是找到水火弯板加工过程中影响成形效果的各种因素的影响规律，研制出水火弯板机器人。
在找到的影响加工成形的主要参数的基础上，运用回归分析法，对945钢水火加工成形进行了试验、分析。 本文所做的工作概括如下：
1、运用曲面拟合方法研究帆形板局部角变形的计算方法，通过三次样条函数建立船体帆形外板，然后计算得出帆形板的局部角变形。
2、945钢帆形板水火加工成形数学模型研究。首先选择影响成型的主要变形参数，运用数理统计原理及逐步回归分析方法，对945钢板测试数据进行回归分析，建立了三种变形参数的回归模型，最后比较分析这三种回归公式的回归效果，考察回归公式中各变形参数对变形量的影响程度，给出适用条件，分析误差项产生的原因。
3、对下一步工作进行了展望。