(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211118107.7 (22)申请日 2022.09.15 (71)申请人 华南理工大 学 地址 510641 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人 马牛静　王天琦　朴泷　王荣辉　 高兴　张续彬　胡广瑞　曹磊　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 万慧华 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/17(2020.01) (54)发明名称 大节段钢箱梁制造中温度效应引起的变形 误差控制方法 (57)摘要 本发明提出了大节段钢箱梁制造中温度效 应引起的变形误差控制方法， 属于钢箱梁制造技 术领域， 分别根据顶部、 底部板材各点的纵向变 化量， 对顶部板材和底部板材进行切割； 根据实 际拼接温度和基准拼接温度的变化量和板材的 线膨胀系数， 确定各板材在实际拼接温度下的板 材端部的坐标， 根据实际拼接温度下的板材端部 的坐标进行板材的拼接； 根据小节段钢箱梁接触 端顶部夹缝变化量和底部夹缝变化量， 确定二者 的差值， 对相邻两个小节段钢箱梁接触端的顶部 板材尺寸进行修正； 通过上述对 大节段钢箱梁制 造过程中的每一步骤存在的变形误差分别进行 合理控制， 降低了大节段钢箱梁制造过程中的环 境温度和焊接温度造成的影 响， 保障了大节段钢 箱梁的精准快速制造 。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 115455771 A 2022.12.09 CN 115455771 A 1.大节段钢箱梁制造中温度效应引起的变形误差控制方法， 所述大节段钢箱梁由若干 节小节段钢箱梁焊接组成， 所述小节段钢箱梁由若干板材拼接组成， 在所述若干板材中包 括顶部板材和底部板材； 顶部板材的表面和所述底部板材的表面均需焊接若干条U 型肋； 其 特征在于， 所述变形误差控制方法包括： 分别对所述顶部板材的模型和所述底部板材的模型进行U型肋焊接状态下的有限元分 析， 确定U 型肋焊接状态下所述顶部板材横向各点的模拟纵向变化量以及 U型肋焊接状态下 所述底部板材横向各点的模拟纵向变化量； 所述模拟纵向变化量为板材在所述U型肋延伸 方向上的变化 量； 所述横向为垂直于所述U型肋延伸方向的方向； 根据U型肋焊接状态下所述顶部板材横向各点的模拟纵向变化量和U型肋焊接状态下 所述底部板材横向各点的模拟纵向变化量， 确定所述顶部板材的纵向尺寸和所述底部板材 的纵向尺寸， 得到所述顶部板材 的模拟纵向尺寸和所述底部板材 的模拟纵向尺寸； 所述顶 部板材的模拟纵向尺寸和所述底部板材的模拟纵向尺寸分别用于指导实际中对顶部板材 和底部板材 的切割， 以使在完成U型肋焊接后所述顶部板材或所述底部板材 的纵向尺寸达 到预设尺寸； 针对任一板材， 根据基准拼接温度下所述板材的尺寸、 所述板材的线膨胀系数和实 际 拼接温度与所述基准拼接温度的变化量， 确定实际拼接温度下所述板材 的尺寸变化量， 得 到所述板材的模拟尺寸变化 量； 根据所述板材的模拟尺寸变化量， 确定在实 际拼接温度下所述板材端部的坐标， 得到 所述板材端部的模拟坐标； 所述板材端部的模拟坐标用于在对所述板材进 行拼接时指导所 述板材端部的位置， 以使所述板材的端部与下一个板材的起 点精准拼接； 建立相邻两个小节段钢箱梁焊接状态下的有限元模型， 根据实 际焊接工序， 进行有限 元分析， 确定两个所述小节段钢箱梁之间的顶部夹缝变化量和底部夹缝变化量， 得到两个 所述小节段钢箱梁之间的模拟顶部 夹缝变化 量和模拟底部 夹缝变化 量； 根据模拟顶部夹缝变化量和模拟底部夹缝变化量， 确定模拟顶部夹缝变化量和模拟底 部夹缝变化 量的差值， 得到模拟夹缝变化 量差值； 根据所述模拟夹缝变化量差值， 对两个所述小节段钢箱梁接触端的顶部板材的尺寸进 行修正， 得到两个所述小节段钢箱梁各自的模拟顶部板材尺寸； 所述小节段钢箱梁的模拟 顶部板材尺寸用于指导对所述小节段钢箱梁的裁剪， 以使实际完成焊接后的小节段钢箱梁 中顶部板材的长度与底部 板材的长度相同。 2.根据权利要求1所述的变形误差控制方法， 其特征在于， 采用以下公式确定所述顶部 板材横向各点的模拟纵向变化 量： 其中， f(x)为所述顶部板材横向各点的模拟纵向变化量分布， x为所述顶部板材横向上 任意一点， a为所述U型肋的横向间隔， A0、 A1、 A2、 A3、 B0、 B1、 B2、 B3、 C0、 C1、 C2、 C3为拟合系数； U型 肋中心线处为 起点0， 所述纵向变化 量沿所述U型肋中心线对称分布。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115455771 A 23.根据权利要求1所述的变形误差控制方法， 其特征在于， 所述根据U型肋焊接状态下 所述顶部板材横向各点的模拟纵向变化量和U型肋焊接状态下所述底部板材横向各点的模 拟纵向变化量， 确定所述顶部板材 的纵向尺寸和所述底部板材的纵向尺寸， 得到所述顶部 板材的模拟纵向尺寸和所述底部 板材的模拟纵向尺寸， 具体包括： 若U型肋焊接状态下所述顶部板材横向各点的模拟 纵向变化量为z， 则在对所述顶部板 材进行U型肋焊接前， 将所述顶部板材 的纵向尺寸缩短z， 得到所述顶部板材 的模拟纵向尺 寸； 若U型肋焊接状态下所述顶部板材横向各点的模拟纵向变化量为 ‑z， 则在对所述顶部 板材进行U型肋焊接前， 将所述顶部板材的纵向尺寸延长z， 得到所述顶部板材的模拟纵向 尺寸； 若U型肋焊接状态下所述底部板 材横向各点的模拟纵向变化量为z1， 则在对所述底部板 材进行U型肋焊接前， 将所述底部板材的纵向尺寸缩短z1， 得到所述底部板材的模拟纵向尺 寸； 若U型肋焊接状态下所述底部板材横向各点的模拟纵向变化量为 ‑z1， 则在对所述底部 板材进行U型肋焊接前， 将 所述底部板材的纵向尺寸延长z1， 得到所述底部板材的模拟纵向 尺寸。 4.根据权利要求1所述的变形误差控制方法， 其特征在于， 根据 下式确定实际拼接温度 下所述板材的尺寸变化 量： Δl＝α ΔTl 其中， Δl为所述板材在所述实际拼接温度下的尺寸变化量， α为所述板材的线膨胀系 数， ΔT为所述基准拼接温度与所述实际拼接温度的温度变化量， l为所述板材在所述基准 拼接温度下的尺寸。 5.根据权利要求1所述的变形误差控制方法， 其特征在于， 根据 下式确定在实际拼接温 度下所述板材端部的坐标变化 量： Δx＝Δlcosβ Δy＝Δlsi nβ 其中， Δx为在实际拼接温度下所述板材端部的x轴坐标变化量， Δy为在实际拼接温度 下所述板材端部的y轴坐标变化量， Δl为所述板材在所述 实际拼接温度下的模拟尺寸变化 量， β 为所述板材的摆放角度。 6.根据权利要求1所述的变形误差控制方法， 其特征在于， 根据 下式确定夹缝变化量差 值： δ ＝ δtop‑δbottom 其中， δtop为模拟顶部 夹缝变化 量， δbottom为模拟底部 夹缝变化 量， δ 为夹缝变化 量差值。 7.根据权利要求6所述的变形误差控制方法， 其特征在于， 所述根据所述模拟夹缝变化 量差值， 对两个所述小节段钢箱梁接触端的顶部板材 的尺寸进行修正， 得到两个所述小节 段钢箱梁各自的模拟顶部 板材尺寸， 具体包括： 对于任一小节段钢箱梁， 将所述小节段钢箱梁与另一小节段钢箱梁接触端的顶部板材 的尺寸缩短δ， 得到 两个小节段钢箱梁各自的模拟顶部 板材尺寸。 8.根据权利要求6所述的变形误差控制方法， 其特征在于， 所述根据所述模拟夹缝变化权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115455771 A 3