提高船舶质量,降低生产成本,缩短施工时间,是船舶行业经济发展到一定阶段的必然结果和要求。改进造船工艺水平是提高船舶质量,降低生产成本的主要手段。船舶建造过程应力和变形控制研究是改进造船工艺水平的基础,深入研究船舶制造中的应力和变形问题,从力学角度分析造船工艺的科学性和合理性,发现问题,找出改进措施,进而为施工工艺改进提供理论基础和技术支持。本论文主要对如下三项船舶制造相关工艺技术进行研究:(1)船体外板自重成型预报研究开展了船体外板自重成型预报系统研究。在考虑大应变效应基础上,采用有限元方法分析薄板大挠度弯曲,经实船板自重成型实验验证,所建立的船体板有限元模型准确可靠。应用有限元法进行船体板自重成型数值实验,确定钢板几何参数与钢板成型间的函数关系,建立船体外板自重成型的数学模型。基于以上算法,结合加工精度要求,开发了自重成型预报系统。该预报系统已用于船厂生产实践,产生良好效益。(2)上层建筑整体吊装工艺技术研究首先,进行了上层建筑整体吊装工艺研究。以1.26万吨油船上层建筑为例,进行上层建筑整体吊装强度分析。在此基础上,进行吊装辅助工装设备—吊架的发明设计工作,并根据吊架设计整吊工艺方案,计算验证方案的可靠性,对上层建筑整体吊装用吊架发明进行详细说明。其次,开展了吊环强度校核方法研究。分析吊环孔分布力情况,并结合曲梁理论推导了新的吊环强度计算公式。通过与传统强度校核公式和有限元计算结果对比可以看出,新公式计算结果比传统强度校核公式更加接近实际情况。采用新的吊环强度计算公式可显著提高吊环结构设计的可靠性。(3)船体结构修造开口工艺技术研究采用热弹塑性理论,应用有限元方法,建立切割分析数值模型。进行切割实验研究,采用红外测温技术测量切割过程温度场,采用压痕应变法测量钢板切割残余应力。将实验数据和数值模拟结果对比,可以看出二者基本一致,验证了切割数值模型的可靠性。在此基础上,对平板切割开口进行数值实验,分析了割缝长度、钢板边界约束条件、钢板尺寸、开口形式和开口位置的影响规律。应用所建立的切割模型,对船体结构开口进行数值模拟,分析切割开口工艺的安全性。