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船体曲面分段是船舶建造中非常重要的中间产品,但由于其结构相似性差,加工工艺存在较大差别,大多只能在专用胎架上进行固定工位生产,目前关于曲面分段焊接变形及其装配胎架的相关研究较少。本文针对横骨架式船底曲面分段结构,基于热弹塑性有限元方法,综合运用多种提高计算效率的技术,实现了该大型复杂船体结构的焊接过程模拟,主要工作如下:(1)归纳总结了船体曲面分段建造的工艺,船体分段焊接变形控制方法,以及胎架在船舶分段建造中的应用,介绍了目前大型船体结构焊接问题研究现状。(2)针对横骨架式船底曲面分段,综合运用shell/solid模型、分段移动热源、静态子结构、子结构温度场映射和自由度自动化绑定等多种技术,并利用Fortran语言编写了针对该结构的曲线焊缝热源加载子程序,对该分段焊接过程进行了数值模拟。(3)研究了船底分段结构的焊接变形和残余应力分布特征,对比分析了焊接方向和胎架约束对该结构焊接变形和残余应力的影响,计算结果显示,不对称的焊接方向将大幅增加分段整体的扭转变形,对于本文研究的船底结构,胎架的固定对该分段最终的焊接变形和残余应力改善幅度较小。(4)研究了船底分段焊接过程中胎架连接板约束力的变化规律和分布特点,以及胎架拆除后结构变形的回弹现象。针对四种胎架连接板的拆除顺序,比较分析了不同拆除顺序对分段变形和剩余连接板约束力分布的影响,计算结果显示,胎架连接板的拆除顺序对分段最终变形几乎无影响,但对连接板约束力分布影响较大,拆除过程中连接板约束力分布始终关于分段中线面对称,并在剩余连接板四角的位置有最大约束力。