1、第 31 卷 第 3 期2023 年 3 月Vol.31 No.3Mar.,2023船 舶 物 资 与 市 场 MARINE EQUIPMENT/MATERIALS&MARKETING0 引言船舶结构的设计及焊接作为船舶制造中的重要环节，影响着船舶生产的质量。为提高船舶的制造质量，需运用有效的优化方法来强化结构设计效果，并且控制好焊接的质量，以满足船舶实际运行的需求。因此，应对船舶制造中焊接技术应用及结构设计方法进行分析，充分利用新的工艺技术来提升生产水平，促进船舶制造领域的快速发展。1 焊接技术在船舶制造中的重要性由于焊缝焊接不合理会使接口的稳定性减弱，会在船舶后期使用中影响整体结构的性能。
2、对此应对焊接工艺进行创新，为船舶生产提供支持。针对船舶建造中焊接不到位等问题进行分析，提出相应的解决措施，同时考虑到船舶不同形式的特点及需求，使焊接技术应用得到优化，满足各类型船舶的生产需求，保证生产的质量，发挥出船舶结构的性能优势，提升焊接水平。2 船舶制造领域中的焊接新技术2.1 切割焊接技术切割焊接技术在高端应用领域中有着显著的优势，可根据船舶制造的厚板加工需求来进行优化，其中具备功率反馈以及总线控制功能的高功率切割设备有着良好的应用效果，可使切割焊接的应用水平提升，加强了焊接的精准性，保证了生产效率，也可使产品质量得到保船舶焊接与结构设计优化分析罗 哲，乔东旭，王亚奇，豆正伟（扬州中远
3、海运重工有限公司，江苏 扬州 225211）摘 要：在船舶建设水平逐渐提升的背景下，我国船舶制造的焊接及结构设计应得到改善。为了使焊接技术的应用及结构设计发挥出有效作用，应对技术手段进行创新。通过明确焊接技术在船舶制造中的重要性，阐述船舶制造领域中的新型焊接技术，提出加强船舶制造焊接技术应用效果的措施，分析船舶制造的结构并优化设计方法，使船舶的制造水平进一步提高，更好地满足不同领域的船舶使用需求。关键词：船舶焊接；结构优化；新型焊接技术中图分类号：U671.83 文献标识码：A DOI:10.19727/ki.cbwzysc.2023.03.007引用格式罗哲,乔东旭,王亚奇,等.船舶焊接与结
4、构设计优化分析 J.船舶物资与市场,2023,31(3):19-21.收稿日期：2022-09-09作者简介：罗哲（1984-），男，本科，工程师，研究方向为船舶与海洋工程。障。在技术上，切割焊接技术中产生了切割电弧复合焊接工艺、多通道多层焊接工艺等新技术，可提高焊接的智能化水平。该技术在船舶制造领域中得到推进，可将航天技术及工业优势整合，使焊接技术应用水平得到全面提升，为船舶制造提供完善的条件。在效率方面，切割焊接在厚度小于16 mm的钢板焊接中有着较大的优势，满足更多船舶制造行业的需求。当前，我国的光纤切割设备制造厂商为了使核心器件能发挥出更好的作用，对其不断进行优化，使切割焊接技术应用效
5、果进一步加强，从而提升船舶生产的整体水平。2.2 激光焊接技术结合我国的高端制造领域发展情况分析，激光焊接技术应用发挥了重要的作用，在船舶建造行业中可提供有效的技术条件。由于船舶制造需求量比较大，受到行业的影响，激光焊接应用水平有待提升。对船舶自动化生产进行分析，在船舶制造中焊接量受船型的影响，中厚板在甲板下，薄板在上部结构，其中豪华游轮 4 12 mm 厚钢板焊接占比比较大，中厚板比较小。而散货船中中厚板焊接的比例更大，在焊接中多数项目作业使用埋弧焊及 MIG/MAG 焊接工艺，效果达不到实际要求。使用激光焊接技术可获得更好的效果，提升焊接的精度水平及效率，可满足自动化智能集成需求，为产业发
6、展提供良好条件，在高端精密制造业中发挥有效的作用。可将激光焊接技术与其他技术结合进行应用，比如使用激光 MIG/MAG 复合焊接技术可使速度船舶物资与市场第 31 卷 第 3 期 20 达到2400 mm/min，相比单一的焊接技术应用效果更好，显著提升了焊接效率，可使薄板焊接生产得到有效支持。因此，应进一步推进激光焊接技术的发展，使其在船舶建造领域中发挥出有效的作用。2.3 3D 焊接技术当前，3D 钎焊技术和填丝 3D 熔焊技术得到了较为广泛的应用，在船舶制造中有着较好的应用效果，可满足船舶轻量化制造的需求。结合技术应用情况分析，越来越多的船舶制造工厂运用 3D 焊接技术来进行生产，使船舶
7、的制造水平提高，可进行多种船型的焊接生产，在不同部件上发挥作用。同时，3D 焊接技术的应用效果在检验下也得到认可，可使焊接的产品质量性能达到要求，使其运行更加稳定，为船舶运行提供保障。因此，3D焊接技术在船舶制造领域中非常重要，经过对其创新及应用，可发挥出更好的作用。在制造中，光源对 3D 焊接效率有着一定的影响，焊接中对检测精度及材料特性因素也应产生重视，加强对其研究，使 3D 焊接技术得到改善，应用性能加强。目前，出现了多光制动设备，可使设备运行更加稳定连续，在高抗材料焊接中也有了新的焊接设备，可满足更多的焊接需求。3 加强船舶制造焊接技术应用效果的措施3.1 创新船舶焊接技术船舶制造行业
8、发展需要技术支持，应通过推动技术创新为生产提供动力，以提升制造水平。焊接技术的应用对船舶制造有着直接影响，考虑到不同行业、企业的需求不同，在进行船舶制造的过程中对焊接需求也提出了不同要求。对此需要焊接技术具有多样化的特点，使其满足更多的生产需求。因此，应加强对船舶焊接的创新，使焊接技术的应用更加多功能化，经过对工艺技术的更新，提升技术应用水平，发挥出技术优势。另外，在船舶建造中对类型及功能不同的船舶应采用不同的焊接技术，应对焊接作业进行优化，以实现针对性施工，使焊接施工的能力得到提升，延长船舶的使用时间。因此，船舶制造中的焊接技术应不断优化，以不同需求为定位对技术进行创新，体现技术的应用效果。
9、3.2 合理应用新型焊接技术及材料为了使船舶制造的水平提升，应引进先进的焊接技术，同时应对焊接材料进行创新，以全面提高焊接水平1。随着船舶制造生产需求的增加，对船舶的使用性能提出了更多的要求，要求船体的强度及韧性增强等，同时需要具备功能性特点。为了满足生产的需求，应对焊接材料进行优化，合理选择材料。如今，多数船舶建设企业对焊接技术进行改善，使用新的焊接模式，比如平面分段装焊模式，将焊接范围扩大到板材对接及平板层，为了使焊接效率得到提升，利用自动化焊接方式实现，同时控制焊接的成本。在焊接创新中可使用气电立焊工艺，有效提高焊接质量，还可以通过焊缝坡口背面贴陶质衬垫的方式来进行焊接，在背面使用水冷铜
10、滑块使背部成形效果达到要求，可使焊接的效果得到保障，进而提升船体结构的性能。通过对焊接材料的优化，可使焊接技术应用作用显著加强。3.3 控制焊接过程中的材料质量船舶制造中焊接的效果会对船舶质量产生影响，焊接材料对焊接质量有着重要的作用，在焊接材料的质量控制中应采取有效的措施，以满足焊接的需求。目前，焊接材料多使用药芯焊丝，该材料的应用可保证熔覆作用达到更理想的效果。焊接完成后，应对其仔细观察，以保证焊接效果满足实际需求。同时在焊接过程中没有大量飞溅的情况出现，表明焊接符合质量要求。该材料的作用比较显著，可实现机械化及半自动化焊接目标，应对焊接材料进行合理应用。还可将药芯焊丝与二氧化碳焊接技术结
11、合起来，发挥出焊接技术的作用，进而提高焊接的水平。4 船舶制造的结构优化设计方法4.1 使用遗传模型进行设计在船舶结构设计中可应用遗传模型，且该模型是在属性模型优化后得到。通过对遗传模型的应用，可以实现对船舶结构设计的优化目标，对设计中存在的问题进行分析，为船舶结构性能带来保障。可将船舶设计划分成连续变量、离散变量以及混合变量等模型，对传统船舶设计的特点分析，可能会出现结构上的不足情况。而应用遗传模型可使设计得到改善，设计人员通过对设计算法的合理应用，以特性分析为基础，将多门学科融入其中，实现对遗传算法的创新。同时，可配合反复的实验，利用遗传算法来优化设计，使船舶结构设计满足实际需求，弥补结构
12、设计中的不足问题。因此，运用遗传算法可采取代码编写方式完成工作，使船舶结构设计中的不足得到体现，问题得到有效解决。在明确设计中的连续性问题后，经过对其检验可明确其效果。因此，可在船舶结构设计中合理运用遗传模型，优化算法应用效果，进而达到设计要求。4.2 合理运用数学规划设计方法数学规划设计方法在科技发展中逐步得到了优化，可满足设计的需求，提升设计的水平。一些学者对设计第 3 期 21 结构进行界定，使其发展进一步推进。在应用中包括单目标排序及函数评价等，可对目标进行规划，简化单独目标，实现单个目标的优化，以加强船舶结构设计效果。可结合规划论为基础来运用数学规划法，其有着理论全面性的优势，应用效
13、果加强。由于该方法有着收敛性特点，在设计中存在较多的缺陷，比如计算环境复杂等。收敛会使大量时间被消耗，在变量比较多的情况下更加显著2。同时，设计中还会出现一些问题，对其应用效果产生影响。需要对其进行改善，比如将准则法引入，将其与力学特征结合，使其范围扩大，并且利用连续变量等来提高运算的效率。可将其合理应用在船舶结构优化设计方面，发挥出方法的优势，加强设计的效果。4.3 根据实际需求使用蚁群算法蚁群算法是结合自然生态领域中蚂蚁探寻方式为原理得到的防水算法，应用该算法可使船舶结构设计中的不足得到弥补，使船舶设计中的最佳优化路径得到明确。对比其他算法，蚁群算法可使最优的路径更快被确定，将该算法与其他
14、算法结合，使其在应用中发挥更好的作用，为高效率得到最优的路径提供支持，以确定适合的参数。该算法与其他算法比较，有着独特的优势，包括路径构建量以及信息素的更新等。其中信息数量及优化路径选择时间的快慢、概率之间为正比关系。经过对蚁群算法选择优化路径的操作分析，应先将信息素及算法参数搜集好，对优化路径达到的目标函数进行评估，通过查询信息所聚集地来缩小需要搜寻路径，并且将目标聚焦在有优良结果的路径上，以大概率机制选择数来明确适合的路径。因此，可将其应用在船舶结构优化设计方面，以发挥出技术的有效作用。4.4 对船舶主体结构持续优化在船舶结构设计中，应根据主体结构的性能要求来合理选择设计方法。为了提升设计
15、水平，需要对主体结构进行有效优化。可以结合相关的理论及原理来分析影响主体结构的因素，对其进行不断改进，优化结构性能，以满足船舶整体运行的需求。比如，应对船舶振动位置的固有频率进行分析，对其进行妥善处理，将其与干扰频率之间分离，可使在船舶运行情况下的振动问题进行改善3。同时，可对轴承位置进行优化，以此有效解决问题，避免船舶的振动带来不良的影响。通过对主体结构影响因素的分析，对船体进行优化设计，可使船舶的运行效果加强，保证其安全性。4.5 充分利用智能化软件辅助设计在船舶生产背景下，结构的优化设计应向着智能化方向发展，同时提升模块化生产水平。可通过应用智能软件使结构件数据开发的水平提升，发挥出软件
16、的有效作用。在传统开发设计中缺少技术的支持，无法保证设计的精确性及效率。因此，应对智能化软件合理应用，为设计的开展提供良好的条件，使设计的质量得到保障。比如，在船舶结构设计中，可应用 CATIAV5CAM 系统来分析造船模块的功能，使船舶结构设计具备相应的数据库模型（见图 1），以实现对设计的优化，提供更加完善的参考依据，进而实现设计目标，强化船舶结构设计效果。创建新产品建立参考平面系输入船体曲面板材建库型材建库建库贯穿孔库肘板建库型材端部节点库其它零件建库结构详细设计建立船体主体结构模型创建船舶主系统图 1 数据库模型5 结语船舶制造水平影响着社会经济发展，对制造技术提出了更多新要求，其中焊接技术及结构设计作为重要的内容，影响着船舶的质量性能。应对焊接技术进行优化，合理运用结构优化设计方法，比如切割焊接技术、激光焊接技术、3D 焊接技术等技术，通过创新船舶焊接技术及材料来实现技术的应用目标。同时，可对遗传模型、数学规划设计以及蚁群算法等进行应用，以满足设计的需求，完善船舶的性能。参考文献：1 刘岩,张庆荣,费梦茹.船舶结构优化的基本要求与设计方法 J.船舶物资与市场,2021(11)
