焊接变形不仅影响结构的尺寸精度，甚至降低承载能力及安全性能，并因而受到科研工作者及工业界的普遍关注[1]. 大面积平台结构尺度较大，对工作面的平面度要求较高，焊接变形问题较为突出. 该类结构一旦出现超标的焊接变形，矫正工序异常困难，甚至直接造成结构的报废. 因此在实际生产中如何有效预测及控制该类结构的焊接变形成为一个重要的课题.
随着人们对畜产品质量要求和需求量的日渐提高，畜牧养殖业从业者开始提高对动物疫病监测工作的重视程度，并且监测质量在逐渐提高。进行动物疫病监测在动物疫病防治控制中的作用的全面探索，实现动物疫病监测工作开展的科学性的有效提升，进一步推动我国动物疫病防治工作的顺利开展，使我国的畜牧养殖业的整体发展获得更加广阔的发展空间和更加理想的发展前景。
4.4 尝试构建区域性校园足球联赛体系 英国在青少年足球训练与竞赛中始终遵循着“Always the Best play with the Best”，即优秀球员集中训练原则。英国校园足球联赛，就其参赛主体来说基本遵循着“学校—地区—全国”模式，即先进行学校之间比赛，然后选出地区代表队再进行全国性比赛，并以此为基础组建各年龄段国家代表队参加国际比赛。
焊接有限元理论和计算机技术的发展为焊接变形的预测提供了有效的工具. 国内外众多科研人员在焊接有限元模拟方面做了很多工作. 目前，用于计算焊接变形的有限元法主要有热弹塑性有限元法[2-3]和固有应变法[4-5]两大类，二者均有其适用场合. 文中基于大型商用有限元软件MSC.Marc，采用热弹塑性有限元法，进行平台结构焊接变形的预测，并根据预测结果提出优化焊接方案，为此类结构件的焊接生产提供指导.
文中平台结构尺寸较大，由厚度为67 mm宽度为2 500 mm的25块Q345B钢板拼焊而成，钢板共 2种长度，分别为 6 250和 12 500 mm. 平台铺设在图1a中虚线所示的底部钢梁上，焊缝与钢梁交叉位置首先进行定位焊接，然后依次进行短焊缝和长焊缝的焊接. 其中，短焊缝长度为 2 500 mm，共15条，加工X形坡口；长焊缝长度为 25 030 mm，共9条，图1b为长焊缝焊接方案，即首先由多台焊机同时焊接A段，然后同时焊接B段，最后焊接AB段间隙. 除第5条长焊缝加工V形坡口，其余焊缝均加工X形坡口，两种坡口的尺寸见图2. X形坡口的焊接包括MAG和埋弧焊两种工艺，V形坡口由埋弧焊完成焊接，具体的焊接工艺参数见表1.
图 1 整体平台结构(mm)
Fig. 1 Schematic diagram of welded platform structure
图 2 焊接坡口形式(mm)
Fig. 2 Types of welding groove
表 1 焊接工艺参数
Table 1 Welding process parameters of GMAW and SAW
焊接方法 焊接电流I/A电弧电压U/V v/(cm·min−1)焊丝牌号 焊丝直径焊接速度d/mm 保护气或焊剂 气体流量q/(L·min−1)道间温度Tc/℃MAG焊 250 ～ 28025 ～ 3012 ～ 16ER50-61.2Ar + CO2 20 ～ 25100 ～ 200 SAW 700 ～ 78030 ～ 3660 ～ 70H10Mn21.6CHF101— 100 ～ 200
通过缩比件焊接变形测试结果与数值模拟的对比，验证焊道集中规则；然后建立焊道集中后平台结构的有限元模型，并进行不同拼焊顺序的焊接变形计算.
平台结构尺寸较大，如果按照实际焊道数量建立有限元模型，单元与节点数量太多导致计算成本过高，甚至无法提交运算. 焊道集中方法可以大大减小计算规模，同时可以保证一定的计算精度，但焊道集中方法需要验证. 文中首先进行缩比件的焊接试验，并使用激光位移传感器测试焊接过程中的角变形；然后对实际焊道数量和焊道集中后的有限元模型进行数值模拟；最后将焊接变形计算结果与试验结果进行对比，以验证相关输入参数和焊道集中方法的合理性.
缩比件由两块 300 mm × 300 mm × 67 mm 的Q345B钢板焊接而成，即其材料、板厚、坡口型式(图2)和焊接工艺参数(表1)与整体结构相同. 其中，X形坡口的装配间隙和钝边均为2 mm；焊接前将一侧钢板固定，另一侧自由变形，焊接过程中测量试板的角变形. 焊缝两端定位焊后使用MAG焊填充正面坡口，填充厚度约为22 mm，共4道，然后背面清根，MAG焊填充背面坡口，共4道，最后使用埋弧焊进行正面坡口剩余部分的填充，约7层19道(图3a). 根据焊接方法和填充次序的特点，将实际焊道数量集中为5个焊道组(图3b). 图2b所示的V形坡口全部使用埋弧焊工艺，每层焊道的厚度约为5 mm，文中数值模拟均使用等密度热源模型，即将熔敷金属设置为熔点(1 500 ℃)，使用生死单元法逐步填充，完成焊接过程的仿真.
图4为焊接过程中试板的角变形. 总体来看，焊接正面坡口时，试板产生正向角变形，焊接背面坡口时产生负的角变形；并且前8道焊接产生的角变形较大，后面埋弧焊道的焊接产生的角变形较小，最后若干焊道产生的角变形趋近于0，这是因为随着焊接过程的进行，有效板厚变大，试板刚度逐渐增大使变形越来越困难. 实际焊道数量模拟最终得到的角变形为1.607°，简化模型为1.648°，试验测量值为1.651°，即按照实际焊道数量以及按照文中焊道集中简化方法建立的有限元模型均能够准确地模拟实际焊接变形过程，得到准确的焊接角变形. 从计算效率方面考虑，焊道集中简化后所用时间大大减少. 因此，文中选用如图3b所示的焊道集中方案建立大型平台结构的有限元模型，开展焊接变形的预测.
在人力资源管理信息化建设过程中，很多企业不考虑实际情况，盲目地求全面求先进，追求信息化软件和平台建设的一步到位，往往造成资金成本的加大和开发时间的过长，也因此延误信息化推进进程。
图 3 X形坡口焊道布置及焊道集中分组
Fig. 3 Weld bead and lumped-weld of X-type groove
图 4 焊接过程中的角变形
Fig. 4 Welding induced angular distortion in welding process
基于上述的焊道集中方法，并充分使用网格过渡技术划分网格，建立大型平台结构的有限元模型. 整体结构共有 220 132个网格，272 180个节点，图5为平台结构的局部网格. 根据实际焊接方案，约束图1a所示焊缝与底架(虚线)交叉位置节点的位移自由度，即假设底架是固定不动的. 焊接顺序为：首先焊接短焊缝，然后焊接长焊缝，焊接顺序为②④⑥⑧③⑦⑤①⑨，每条长焊缝按照如图1b所示的方案焊接.
图6a为短焊缝焊接结束后平台结构板厚方向的变形云图. 由图可以看到10条长板的变形形式基本一致，均为短焊缝处出现下塌变形，主要是由上下坡口不对称而产生角变形引起的. 其中，单条短焊缝拼焊成的长板下塌量比两条焊缝的长板大，这是因为两条短焊缝的附近设置了底部钢梁，拘束较大，变形较困难，而单条焊缝距两侧的底部钢梁距离较远，对焊接变形的拘束作用有限，产生较大的下塌. 通过提取图6a中两条典型路径上的z向位移，得到图7，可以看到单条焊缝处下塌量约为−3.1 mm，两条焊缝处为−1.6 mm.图 6b为整体结构焊接结束后的z向变形云图. 可以看到，整体结构呈现出局部上凸变形，表现为局部“鼓包”，上凸位置位于长板板宽方向的中部，这些位置均与底部钢架距离较远，上凸变形主要由长焊缝产生的角变形引起. 由图7可知，长焊缝焊接后，路径A和路径B上板厚方向的位移分布曲线呈现整体上移的趋势，上移量约为2 mm，最终产生的焊接面外变形范围为−5.2 ～ 4.4 mm.
根据焊接变形预测结果，平台结构焊接变形形式主要为角变形，是由于上下坡口不对称引起的；其次，平台结构在底部钢架的约束下，呈现出局部下塌或上凸变形. 因此，为进一步减小焊接面外变形，给出该平台结构的焊接方案建议. (1)在施工工艺允许的前提下，尽量选择对称坡口，即上下坡口对称，从根源上消除或减小变形；或者改变原有坡口的填充顺序，如文中坡口可以尝试先焊下坡口再焊上坡口的方案；(2)增加底部钢架的支撑，并合理设置支撑位置，比如单条短焊缝距离支撑位置较远，产生了较大下塌，可以在此处增加底部支撑，限制下塌变形.
文中平台结构的焊接变形预测假设底部钢架不发生变形，即直接约束平台结构与钢架定位焊接位置的位移自由度，这种假设可能引起平台结构约束较强，焊接变形预测值偏小. 后续工作可将平台的底部结构考虑进去，获得更为准确的焊接变形预测.
图 5 平台结构的网格
Fig. 5 Mesh of welded platform structure
图 6 板厚方向(z向)焊接变形云图
Fig. 6 Counter plot of welding induced distortion in z axis direction
图 7 板厚方向(z向)焊接变形曲线
Fig. 7 Welding deformation curve in the zaxis direction
(1) 基于焊接方法的异同及焊接填充方案，建立了缩比件焊道集中分组方案，将实际焊接工艺的15层27道合并为5层5道，焊道集中前后的焊接角变形数值模拟结果与试验测试结果一致，得到的角变形约为1.6°.
(2) 平台结构的焊接变形表现为局部下塌或上凸变形，是由上下坡口不对称产生的焊接角变形及底部钢架支撑作用共同产生的，面外变形范围为−5.2～4.4 mm.
一位家长开法拉利跑车接送孩子上学，老师在家长群中提出不要再开跑车接送孩子，以免引发攀比，不利于教育。这位家长辩驳了几句，结果很快被踢出群去。
(3) 针对大面积平台结构的焊接变形机制，建议采用对称坡口、增加底部支撑及合理设置支撑位置的方案进一步减小焊接面外变形.
参考文献：
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[2]邓德安, 童彦刚, 周中玉. 薄壁低碳钢管焊接变形的数值模拟[J].焊接学报, 2011, 32(2): 82−84.Deng Dean, Tong Yangang, Zhou Zhongyu. Numerical modeling of welding distortion in thin-walled mild steel pipe[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2011, 32(2): 82−84.
[3]陈建波, 罗 宇, 龙 哲. 大型复杂结构焊接变形热弹塑性有限元分析 [J]. 焊接学报, 2008, 29(4): 69−72.Chen Jianbo, Luo Yu, Long Zhe. Analysis on welding distortion of large complicated structure by thermal elastic-plastic finite element method[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2008,29(4): 69−72.
[4]徐济进, 陈立功, 汪建华, 等. 基于固有应变法筒体对接多道焊焊接变形的预测 [J]. 焊接学报, 2007, 28(1): 77−80.Xu Jijin, Chen Ligong, Wang Jianhua, et al. Prediction of distortion based on inherent strain method in multi-pass girth-butt welded pipes[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2007,28(1): 77−80.
[5]汪建华, 陆 皓, 魏良武. 固有应变有限元法预测焊接变形理论及其应用 [J]. 焊接学报, 2002, 23(6): 36−40.Wang Jianhua, Lu Hao, Wei Liangwu. Prediction of welding distortions based on theory of inherent strain by FEM and its application[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2002, 23(6):36−40.
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