CN110543738B - 一种船用复合过渡接头的尺寸确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及船舶制造技术领域，公开了一种船用复合过渡接头的尺寸确定方法，包括以下步骤：确定不同宽度的复合过渡接头在上层铝板和钢质船体之间焊接时的铝/钢复合界面的温度分布图；确定复合过渡接头在不同温度下的温度－抗拉强度关系图；根据温度分布图和温度－抗拉强度关系图获取复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图；确定复合过渡接头的初步宽度取值范围；在初步宽度取值范围内确定作为所述复合过渡接头的宽度值，能够比较准确地确定复合过渡接头宽度尺寸规格，既保证选用的复合过渡接头的焊后承载能力达到铝质母材的承载能力，又能防止复合过渡接头尺寸过大，控制船体重量，降低油耗，提高船舶的综合性能。
Description
技术领域
本发明涉及船舶制造技术领域，特别是涉及一种船用复合过渡接头的尺寸确定方法。
背景技术
在船舶制造领域中，复合过渡接头在与上层铝板焊接或者钢质船体焊接时，焊接热循环产生高温使得铝/钢复合界面处的金属间化合物产生和长大，焊接加热后铝/钢复合界面形成较厚的化合物中间层，将严重降低复合界面的结合强度，对复合过渡接头性能和安全性都存在着极大的危害。
目前，在《钢铝过渡接头的应用研究》(出自《船舶与海洋工程》2016年第32卷第4期的第54－58页)指出因为纯铝(中间层)的强度约是上层建筑5000系铝镁合金强度的1/4，所以目前设计时，钢铝过渡接头的宽度一般取B≥4t，B为钢铝过渡接头的宽度，t为铝合金上层建筑围壁板的厚度。但在实船制造过程中，由于复合过渡接头在与上层铝板焊接或者钢质船体焊接时，促使铝/钢复合界面处的金属间化合物的产生和长大，铝/钢复合界面抗拉强度甚至低于纯铝的抗拉强度。按照该方法取复合过渡接头宽度为板厚4倍时，复合过渡接头承载能力并达不到铝质母材的承载能力，因此该复合过渡接头宽度确定方法不适用于船舶制造过程中。
当船体壁板厚度、焊脚大小、焊接工艺参数等变化时，都会对铝/钢复合过渡界面处温度产生较大影响，进而对界面处的抗拉强度产生较大影响，无法给出具体的宽度值和确定方法，会存在复合过渡接头过宽或过窄问题，宽度过大，会增加船体总重量，影响船舶机动性；宽度过小，无法满足承载能力要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何实现基于铝/钢复合界面温度的不均匀性而造成的抗拉强度不均匀性，确定复合过渡接头的宽度值。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种船用复合过渡接头的尺寸确定方法，包括以下步骤：
建立复合过渡接头的计算模型，并根据所述计算模型确定不同宽度的所述复合过渡接头在上层铝板和钢质船体之间焊接时的铝/钢复合界面的温度分布图；
确定所述复合过渡接头在不同温度下的温度－抗拉强度关系图；
根据所述温度分布图和所述温度－抗拉强度关系图获取复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图；
根据所述上层铝板的参数和所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图确定所述复合过渡接头的初步宽度取值范围；
将所述初步宽度取值范围内的满足所述复合过渡接头的抗拉强度大于所述上层铝板的抗拉强度的若干个整数中的最小整数作为所述复合过渡接头的宽度值。
作为优选方案，所述根据所述上层铝板的参数和所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图确定所述复合过渡接头的初步宽度取值范围的步骤，具体为：
根据所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图选取复合过渡接头宽度范围及其对应的复合过渡接头抗拉强度范围；
将所述复合过渡接头宽度范围、所述复合过渡接头抗拉强度范围、所述上层铝板的厚度、所述上层铝板的抗拉强度代入第一公式，所述第一公式为：
根据第一公式的计算结果与1相比较以确定所述复合过渡接头的初步宽度取值范围，其中，d′为所述复合过渡接头宽度范围的取值，σ′为所述复合过渡接头抗拉强度范围的取值，d0为所述上层铝板的厚度，σb0为所述上层铝板的抗拉强度。
作为优选方案，所述根据第一公式的计算结果与1相比较以确定所述复合过渡接头的初步宽度取值范围的步骤之后，还包括：
在所述初步宽度取值范围中，当所述第一公式计算结果为1时，根据所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图估算初步宽度值，获取大于和小于所述初步宽度值的取整值。
作为优选方案，所述将所述初步宽度取值范围内的满足所述复合过渡接头的抗拉强度大于所述上层铝板的抗拉强度的若干个整数中的最小整数作为所述复合过渡接头的宽度值的步骤，具体为：
获得所述初步宽度取值范围内的全部整数；
验算出所述全部整数中满足所述复合过渡接头的抗拉强度大于所述上层铝板的抗拉强度的若干个整数；
确定满足所述复合过渡接头的抗拉强度大于所述上层铝板的抗拉强度的若干个整数中的最小整数；
将所述最小整数作为所述复合过渡接头的宽度值。
作为优选方案，所述将所述初步宽度取值范围内的满足所述复合过渡接头的抗拉强度大于所述上层铝板的抗拉强度的若干个整数中的最小整数作为所述复合过渡接头的宽度值的步骤，还包括：
将所述温度分布图划分为5个区域；
将所述全部整数中的每一个整数对应的每一区域的宽度值，根据所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图获取对应的所述每一区域的宽度值的抗拉强度值；
将所述每一区域的宽度值和抗拉强度值以及所述上层铝板的厚度、所述上层铝板的抗拉强度代入第二公式，所述第二公式为：
将第二公式计算得到的结果值大于或等于1所对应的最小整数作为所述复合过渡接头的宽度值，其中，d1、d2、d3、d4、d5分别对应所述每一区域的宽度值，d1、d2、d3、d4、d5之和等于所述复合过渡接头的初步宽度值，σb1、σb2、σb3、σb4、σb5分别对应所述每一区域的宽度值的抗拉强度值，d0为所述上层铝板的厚度，σb0为所述上层铝板的抗拉强度。
作为优选方案，所述根据所述温度分布图和所述温度－抗拉强度关系图获取复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图的步骤，具体为：
在所述温度分布图中，确定所述复合过渡接头的宽度值及其对应的最高温度，在所述温度－抗拉强度关系图中，确定所述复合过渡接头的温度值及其对应的抗拉强度，
根据所述复合过渡接头的宽度值及其对应的最高温度、所述复合过渡接头的温度值及其对应的抗拉强度获得复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图，其中，所述复合过渡接头的最高温度和所述复合过渡接头的温度值一一对应。
作为优选方案，所述建立复合过渡接头的计算模型，并根据所述计算模型确定不同宽度的所述复合过渡接头在上层铝板和钢质船体之间焊接时的铝/钢复合界面的温度分布图的步骤，具体为：
建立复合过渡接头的计算模型，利用通用有限元软件对所述计算模型并结合焊接参数进行模拟焊接，确定不同宽度的所述复合过渡接头在上层铝板和钢质船体之间焊接时的铝/钢复合界面的温度分布图，其中，所述焊接参数包括焊脚长度。
本发明实施例一种船用复合过渡接头的尺寸确定方法与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明实施例通过先确定所述铝/钢复合界面的所述温度分布图以及所述复合过渡接头在不同温度下的温度－抗拉强度关系图，得到不同宽度所述复合过渡接头的所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图，以所述上层铝板的承载能力为判断标准，在所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图选取初步宽度取值范围，再通过在所述初步宽度取值范围内选取满足所述复合过渡接头的抗拉强度大于所述上层铝板的抗拉强度的若干个整数，以最小整数作为所述复合过渡接头的宽度值，能够合理确定出所述复合过渡接头的宽度尺寸，避免在船体上增加多余的重量，且保证焊后的所述复合过渡接头的承载能力能够达到母材的承载能力，安全性和可靠性高，提高船舶的综合性能。
附图说明
图1是本发明优先实施例的船用复合过渡接头的尺寸确定方法的流程框图。
图2是本发明优先实施例的船用复合过渡接头的结构示意图。
图3是本发明优先实施例的船用复合过渡接头的尺寸确定方法的温度分布图。
图4是本发明优先实施例的船用复合过渡接头的尺寸确定方法的温度－抗拉强度关系图。
图5是本发明优先实施例的船用复合过渡接头的尺寸确定方法中厚度为4mm，焊脚长度为3mm的上层铝板在焊接时铝/钢复合界面的最高温度曲线图。
图6是本发明优先实施例的船用复合过渡接头的尺寸确定方法中厚度为4mm，焊脚长度为4mm的上层铝板在焊接时铝/钢复合界面的最高温度曲线图。
图7是本发明优先实施例的船用复合过渡接头的尺寸确定方法的复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例优选实施例的提供了一种船用复合过渡接头的尺寸确定方法，包括以下步骤：
建立复合过渡接头的计算模型，并根据所述计算模型确定不同宽度的所述复合过渡接头在上层铝板和钢质船体之间焊接时的铝/钢复合界面的温度分布图；
确定所述复合过渡接头在不同温度下的温度－抗拉强度关系图；
根据所述温度分布图和所述温度－抗拉强度关系图获取复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图；
根据所述上层铝板的参数和所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图确定所述复合过渡接头的初步宽度取值范围；
将所述初步宽度取值范围内的满足所述复合过渡接头的抗拉强度大于所述上层铝板的抗拉强度的若干个整数中的最小整数作为所述复合过渡接头的宽度值。
基于上述技术特征的船用复合过渡接头的尺寸确定方法，通过先确定所述铝/钢复合界面的所述温度分布图以及所述复合过渡接头在不同温度下的温度－抗拉强度关系图，得到不同宽度所述复合过渡接头的所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图，以所述上层铝板的承载能力为判断标准，在所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图选取初步宽度取值范围，再通过在所述初步宽度取值范围内选取满足所述复合过渡接头的抗拉强度大于所述上层铝板的抗拉强度的若干个整数，以最小整数作为所述复合过渡接头的宽度值，能够合理确定出所述复合过渡接头的宽度尺寸，避免在船体上增加多余的重量，且保证焊后的所述复合过渡接头的承载能力能够达到母材的承载能力，安全性和可靠性高，提高船舶的综合性能。
其中，以宽度为36mm的复合过渡接头的焊接过程为例，焊接过程中的铝/钢复合界面的温度具有不均匀性，通过现场试验或有限元软件模拟等方法得到所述复合过渡接头焊接时温度分布图，如图3所示，La1(215℃)、La2(200℃)、La3(185℃)、La4(170℃)为上层铝板与复合过渡接头左侧角焊缝焊接时温度分布曲线，Ra1(215℃)、Ra2(200℃)、Ra3(185℃)、Ra4(170℃)为上层铝板与复合过渡接头右侧角焊缝焊接时温度分布曲线，Ls1(215℃)、Ls2(200℃)、Ls1(185℃)、Ls1(170℃)为钢质船体与复合过渡接头左侧角焊缝焊接时温度分布曲线，Rs1(215℃)、Rs2(200℃)、Rs1(185℃)、Rs1(170℃)为钢质船体与复合过渡接头右侧角焊缝焊接时温度分布曲线。这是因为与铝或者铝合金相比，钢的热传导系数较低，所述复合过渡接头与钢质船体焊接时复合界面温度低于所述复合过渡接头与上层铝板焊接时复合界面温度，所述复合过渡接头力学性能(这里指抗拉强度)受其影响较小，因此，在对所述复合过渡接头的尺寸确定中主要考虑所述复合过渡接头与上层铝板焊接时温度对铝/钢复合界面结合强度的影响，以所述上层铝板的承载能力为准对所述复合过渡接头的承载能力进行判断。
在本实施例中，所述根据所述上层铝板的参数和所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图确定所述复合过渡接头的初步宽度取值范围的步骤，具体为：根据所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图选取复合过渡接头宽度范围及其对应的复合过渡接头抗拉强度范围；
将所述复合过渡接头宽度范围、所述复合过渡接头抗拉强度范围、所述上层铝板的厚度、所述上层铝板的抗拉强度代入第一公式，所述第一公式为：
根据第一公式的计算结果与1相比较以确定所述复合过渡接头的初步宽度取值范围，其中，d′为所述复合过渡接头宽度范围的取值，σ′为所述复合过渡接头抗拉强度范围的取值，d0为所述上层铝板的厚度，σb0为所述上层铝板的抗拉强度。
在本实施例中，以厚度为4mm的5083铝合金板作为上层铝板，厚度为28mm(10mm－3mm－15mm)的复合过渡接头为焊接对象，按照焊接工艺要求采用MIG焊，焊接电流为140A，焊接电压为20V，焊接速度为3mm/s，焊脚大小为3mm，通过对所述计算模型进行模拟与实际生产相同的焊接工艺参数的焊接过程，确定所述复合过渡接头与上层铝板和钢质船体焊接时铝/钢复合界面的温度分布图，由于与铝及铝合金相比，钢的热传导系数较低，因此，复合过渡接头与钢质船体焊接时铝/钢复合界面温度低于复合过渡接头与上层铝板焊接时铝/钢复合界面温度，故焊接后铝/钢复合界面的力学性能主要受铝板一侧焊接时温度的影响。如图5所示为厚度为4mm，焊脚长度为3mm的上层铝板在焊接时铝/钢复合界面的最高温度曲线图。
由于5083铝合金母材具有较高的抗拉强度，可达350MPa，为保证焊后复合过渡接头的承载能力能够达到母材的承载能力，即复合过渡接头整体承载能力需要达到350MPa，图4是通过实验测得铝/钢复合界面达到不同温度条件下，复合过渡接头的焊后抗拉强度的力学性能，也就是温度－抗拉强度关系图，进而得到如图7所示的复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图。
根据所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图选取复合过渡接头宽度范围及其对应的复合过渡接头抗拉强度范围，选取所述复合过渡接头宽度为16mm时，焊接时铝/钢复合界面最高温度为262℃，对应焊接后铝/钢复合界面的抗拉强度为70.4MPa，通过计算：
选取所述复合过渡接头宽度为20mm时，焊接时铝/钢复合界面最高温度为245℃，对应焊接后铝/钢复合界面的抗拉强度为81.2MPa，通过计算：
根据第一公式的计算结果可以看到，其计算结果等于1的宽度值在16mm－20mm之间，所以所述复合过渡接头的初步宽度取值范围为16mm－20mm之间。
进一步的，所述根据第一公式的计算结果与1相比较以确定所述复合过渡接头的初步宽度取值范围的步骤之后，还包括：在所述初步宽度取值范围中，当所述第一公式计算结果为1时，根据所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图估算初步宽度值，获取大于和小于所述初步宽度值的取整值，如16mm－20mm之间，通过所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图初步估算所述复合过渡接头的初步宽度值为18.2mm，考虑到制造等方面因素，在所述初步宽度值的前后位置取整值，如取整后为18mm或19mm，可进一步缩小所述初步宽度取值范围中的整数的数量，减少工作量。
进一步的，所述将所述初步宽度取值范围内的满足所述复合过渡接头的抗拉强度大于所述上层铝板的抗拉强度的若干个整数中的最小整数作为所述复合过渡接头的宽度值的步骤，具体为：获得所述初步宽度取值范围内的全部整数；验算出所述全部整数中满足所述复合过渡接头的抗拉强度大于所述上层铝板的抗拉强度的若干个整数；确定满足所述复合过渡接头的抗拉强度大于所述上层铝板的抗拉强度的若干个整数中的最小整数；将所述最小整数作为所述复合过渡接头的宽度值。
进一步的，所述将所述初步宽度取值范围内的满足所述复合过渡接头的抗拉强度大于所述上层铝板的抗拉强度的若干个整数中的最小整数作为所述复合过渡接头的宽度值的步骤，还包括：将所述温度分布图划分为5个区域，将所述全部整数中的每一个整数对应的每一区域的宽度值，根据所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图获取对应的所述每一区域的宽度值的抗拉强度值，
将所述每一区域的宽度值和抗拉强度值以及所述上层铝板的厚度、所述上层铝板的抗拉强度代入第二公式，所述第二公式为：
将第二公式计算得到的结果值大于或等于1所对应的最小整数作为所述复合过渡接头的宽度值，也就是需要满足：
其中，d1、d2、d3、d4、d5分别对应所述每一区域的宽度值，d1、d2、d3、d4、d5之和等于所述复合过渡接头的初步宽度值，σb1、σb2、σb3、σb4、σb5分别对应所述每一区域的宽度值的抗拉强度值，d0为所述上层铝板的厚度，σb0为所述上层铝板的抗拉强度。
继续以5083铝合金母材作为上层铝板为例，所述温度分布图按照焊接过程中铝/钢复合界面受温度影响对复合过渡接头铝/钢复合界面从左至右划分区域，共分为5个区域，即两个弱影响区(分别为B1、B5)、两个一次影响区(分别为B2、B4)、一个二次影响区(B3)，其次，由于层间温度等因素的影响，后续焊缝焊接时的界面温度会升高，相比前道焊缝一侧一次影响区，后焊焊缝焊接的一侧的一次影响区较宽，且此影响区的温度也较高。同时由于散热面因素的影响，复合过渡接头宽度减小时，焊接时铝/钢复合界面的温度会上升，并且在相同的焊接工艺参数条件下，弱影响区的范围(即B1、B5)会随着复合过渡接头宽度的减小而减小。
这里优先采用前面确定的所述初步宽度值的取整值，有效地减少需要计算的整数的数量，当所述复合过渡接头的初步宽度值为18mm时，可以得到所述温度分布图，其中，两个弱影响区B1、B5宽度值为0mm；二次影响区B3处宽度值为2.3mm，最高温度为245℃，对应焊后抗拉强度值为81.2MPa；铝板第一道焊缝一侧一次影响区B4处宽度值为7.6mm，最高温度为253℃，对应焊后抗拉强度值为77.6MPa；铝板第二道焊缝一侧一次影响区B2处宽度值为8.1mm，最高温度为254℃，对应焊后抗拉强度值为76.8MPa。通过计算：
此时，表示焊后所述复合过渡接头的承载能力略低于所述上层铝板的承载能力，故需要增大所述复合过渡接头的宽度。
当复合过渡接头宽度为19mm时，同理得到所述温度分布图，两个弱影响区B1、B5宽度值为0mm；二次影响区B3处宽度值为3mm，最高温度为240℃，对应焊后抗拉强度值为82.4MPa；铝板第一道焊缝一侧一次影响区B4处宽度值为7.8mm，最高温度为247℃，对应焊后抗拉强度值为80.7MPa；铝板第二道焊缝一侧一次影响区B2处宽度值为8.2mm，最高温度为249℃，对应焊后抗拉强度值为79.8MPa。通过计算：
满足焊后所述复合过渡接头的承载能力大于所述上层铝板的承载能力的要求，准确确定所需复合过渡接头宽度，并且该宽度值为最小整数，避免对船体增加额外的重量，降低航速，导致油耗增加。
在本实施例中，所述根据所述温度分布图和所述温度－抗拉强度关系图获取复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图的步骤，具体为：在所述温度分布图中，确定所述复合过渡接头的宽度值及其对应的最高温度，在所述温度－抗拉强度关系图中，确定所述复合过渡接头的温度值及其对应的抗拉强度，根据所述复合过渡接头的宽度值及其对应的最高温度、所述复合过渡接头的温度值及其对应的抗拉强度获得复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图，其中，所述复合过渡接头的最高温度和所述复合过渡接头的温度值一一对应，以不同宽度的所述复合过渡接头在铝/钢复合界面的最高温度为准，确保得到焊接后的所述复合过渡接头的抗拉强度值能满足要求。
所述铝/钢复合界面最高温度升高，会造成复合过渡接头性能下降，温度越高，性能下降越明显，从而导致复合过渡接头的抗拉强度不均匀性。首先测定不同温度下铝/钢复合过渡接头的抗拉强度，如图4所示的温度－抗拉强度关系图。然后，根据所述温度分布图获取焊接时不同宽度复合过渡接头界面上的最高温度曲线图，如图5或图6所示，所述复合过渡接头的最高温度和所述复合过渡接头的温度值一一对应，得到如图7所示复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图。所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图中的宽度是根据复合界面的最高温度点生成关系图作为选择所述复合过渡接头的初步宽度取值范围的依据，仍有一定误差，所以还需进一步准确确定所述复合过渡接头的宽度值。
在本实施例中，所述建立复合过渡接头的计算模型，并根据所述计算模型确定不同宽度的所述复合过渡接头在上层铝板和钢质船体之间焊接时的铝/钢复合界面的温度分布图的步骤，具体为：建立复合过渡接头的计算模型，利用通用有限元软件对所述计算模型并结合焊接参数进行模拟焊接，确定不同宽度的所述复合过渡接头在上层铝板和钢质船体之间焊接时的铝/钢复合界面的温度分布图，其中，所述焊接参数包括焊脚长度。实现针对实际生产中不同壁板厚度、焊接工艺参数、不同焊脚长度大小情况，为工程应用人员合理选用复合过渡接头和焊接工艺提供依据。
同样，以5083铝合金母材作为上层铝板为例，将焊脚长度大小改4mm时，根据所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图，上层铝板板厚为4mm，选取所述复合过渡接头宽度为24mm时，焊接时铝/钢复合界面最高温度为278℃，对应焊接后铝/钢复合界面的抗拉强度为57.6MPa，通过计算：
选取所述复合过渡接头宽度为28mm时，焊接时铝/钢复合界面最高温度为261℃，对应焊接后铝/钢复合界面的抗拉强度为72MPa，通过计算：
所以复合过渡接头宽度取值位于24mm－28mm之间，进一步的，通过所述复合过渡接头宽度－抗拉强度关系图初步估算所述复合过渡接头的初步宽度值为24.1mm。
在所述初步宽度值的前后位置取两个整数，也就是取24mm或25mm，当所述复合过渡接头的初步宽度值为24mm时，通过所述温度分布图可以得到，两个弱影响区B1、B5宽度值为0mm；二次影响区B3处宽度值为5.5mm，最高温度为266℃，对应焊后抗拉强度值为67.2MPa；铝板第一道焊缝一侧一次影响区B4处宽度值为8.5mm，最高温度为275℃，对应焊后抗拉强度值为60MPa；铝板第二道焊缝一侧一次影响区B2处宽度值为10mm，最高温度为277℃，对应焊后抗拉强度值为58.4MPa。通过计算：
此时，焊后所述复合过渡接头的承载能力达到所述上层铝板母材的承载能力，满足所述复合过渡接头宽度选取要求，所以选择的复合过渡接头宽度值为24mm。
综上，本发明实施例提供一种船用复合过渡接头的尺寸确定方法具有以下优点：(1)根据复合过渡接头与上层铝板焊接和钢质船体焊接时，基于所述复合过渡接头在铝/钢复合界面温度不均匀性导致的力学性能不均匀性，准确确定所需复合过渡接头宽度值；(2)保证复合过渡接头的承载能力能够达到母材的承载能力，确保焊后复合过渡接头的安全性和可靠性，同时能够合理利用复合过渡接头，减轻船体重量，提高航速，降低油耗，具有更好的经济适用性；(3)针对实际生产中不同壁板厚度、焊接工艺参数、不同焊脚大小情况为工程应用人员合理选用复合过渡接头和焊接工艺提供依据。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种船用复合过渡接头的尺寸确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立复合过渡接头的计算模型，并根据所述计算模型确定不同宽度的所述复合过渡接头在上层铝板和钢质船体之间焊接时的铝/钢复合界面的温度分布图；
确定所述复合过渡接头在不同温度下的温度-抗拉强度关系图；
根据所述温度分布图和所述温度-抗拉强度关系图获取复合过渡接头宽度-抗拉强度关系图；
根据所述上层铝板的厚度、所述上层铝板的抗拉强度和所述复合过渡接头宽度-抗拉强度关系图确定所述复合过渡接头的初步宽度取值范围；
将所述初步宽度取值范围内的满足所述复合过渡接头的抗拉强度大于所述上层铝板的抗拉强度的若干个整数中的最小整数作为所述复合过渡接头的宽度值。
2.根据权利要求1所述的船用复合过渡接头的尺寸确定方法，其特征在于，所述根据所述上层铝板的厚度、所述上层铝板的抗拉强度和所述复合过渡接头宽度-抗拉强度关系图确定所述复合过渡接头的初步宽度取值范围的步骤，具体为：
根据所述复合过渡接头宽度-抗拉强度关系图选取复合过渡接头宽度范围及其对应的复合过渡接头抗拉强度范围；
将所述复合过渡接头宽度范围、所述复合过渡接头抗拉强度范围、所述上层铝板的厚度、所述上层铝板的抗拉强度代入第一公式，所述第一公式为：
根据第一公式的计算结果与1相比较以确定所述复合过渡接头的初步宽度取值范围，其中，
为所述复合过渡接头宽度范围的取值，
为所述复合过渡接头抗拉强度范围的取值，
为所述上层铝板的厚度，
为所述上层铝板的抗拉强度。
3.根据权利要求2所述的船用复合过渡接头的尺寸确定方法，其特征在于，所述根据第一公式的计算结果与1相比较以确定所述复合过渡接头的初步宽度取值范围的步骤之后，还包括：
在所述初步宽度取值范围中，当所述第一公式计算结果为1时，根据所述复合过渡接头宽度-抗拉强度关系图估算初步宽度值，获取大于和小于所述初步宽度值的取整值。
4.根据权利要求2所述的船用复合过渡接头的尺寸确定方法，其特征在于，所述将所述初步宽度取值范围内的满足所述复合过渡接头的抗拉强度大于所述上层铝板的抗拉强度的若干个整数中的最小整数作为所述复合过渡接头的宽度值的步骤，具体为：
获得所述初步宽度取值范围内的全部整数；
验算出所述全部整数中满足所述复合过渡接头的抗拉强度大于所述上层铝板的抗拉强度的若干个整数；
确定满足所述复合过渡接头的抗拉强度大于所述上层铝板的抗拉强度的若干个整数中的最小整数；
将所述最小整数作为所述复合过渡接头的宽度值。
5.根据权利要求4所述的船用复合过渡接头的尺寸确定方法，其特征在于，所述将所述初步宽度取值范围内的满足所述复合过渡接头的抗拉强度大于所述上层铝板的抗拉强度的若干个整数中的最小整数作为所述复合过渡接头的宽度值的步骤，还包括：
将所述温度分布图划分为5个区域；
将所述全部整数中的每一个整数对应的每一区域的宽度值，根据所述复合过渡接头宽度-抗拉强度关系图获取对应的所述每一区域的宽度值的抗拉强度值；
将所述每一区域的宽度值和抗拉强度值以及所述上层铝板的厚度、所述上层铝板的抗拉强度代入第二公式，所述第二公式为：
将第二公式计算得到的结果值大于或等于1所对应的最小整数作为所述复合过渡接头的宽度值，其中，
、
、
、
、
分别对应所述每一区域的宽度值，
、
、
、
、
分别对应所述每一区域的宽度值的抗拉强度值，
为所述上层铝板的厚度，
为所述上层铝板的抗拉强度。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的船用复合过渡接头的尺寸确定方法，其特征在于，所述根据所述温度分布图和所述温度-抗拉强度关系图获取复合过渡接头宽度-抗拉强度关系图的步骤，具体为：
在所述温度分布图中，确定所述复合过渡接头的宽度值及其对应的最高温度，在所述温度-抗拉强度关系图中，确定所述复合过渡接头的温度值及其对应的抗拉强度；
根据所述复合过渡接头的宽度值及其对应的最高温度、所述复合过渡接头的温度值及其对应的抗拉强度获得复合过渡接头宽度-抗拉强度关系图，其中，所述复合过渡接头的最高温度和所述复合过渡接头的温度值一一对应。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的船用复合过渡接头的尺寸确定方法，其特征在于，所述建立复合过渡接头的计算模型，并根据所述计算模型确定不同宽度的所述复合过渡接头在上层铝板和钢质船体之间焊接时的铝/钢复合界面的温度分布图的步骤，具体为：
建立复合过渡接头的计算模型，利用通用有限元软件对所述计算模型并结合焊接参数进行模拟焊接，确定不同宽度的所述复合过渡接头在上层铝板和钢质船体之间焊接时的铝/钢复合界面的温度分布图，其中，所述焊接参数包括焊脚长度。
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