1船舶大型焊件焊接变形预测理论发展概况
在近几十年来国内外的相关学者一直长期致力于对焊接变形技术的研究工作，随着当前人们从机理的角度对焊接引起的变形情况的认识越来越成熟，对变形量进行预测的技术也得到了很明显的发展。整体上来看，可以将船用大型结构的焊接变形预测理论的发展分成下文所述的三个具体的阶段。
1.1基于实验和理论的经验计算阶段
在这个阶段中，学术界和工业界对焊接变形的研究，主要方法是简单结构的焊接实验和理想化假设基础上的经验统计公式以及经验曲线等。还有对一些建造过程中通过实测所收集的一些简单的数据进行简单的量化，然后对焊接变形进行一定范围的余量控制。这个阶段的焊接预测技术在对船舶建造过程进行实际应用的时候暴露出了极强的局限性。
1.2基于计算机数值模拟的模型分析阶段
这个阶段主要是依赖于快速发展起来的计算机技术，通用热分布有限元方法使对焊接过程中的焊接变形情况进行计算。这种方法可以对整个焊接热循环过程进行全面的考虑，并且通过对焊接构件在温度出现变化时候的弹塑性过程进行分析后，应用固有的应变求出最终的焊接数据模拟。这种方法能够对很多种因素做到同时考虑，然后进行大量较为繁琐的计算。并且在不断发展的过程中被相关的研究人员将数值模型从一维发展成为了二维直到当前的三维。这种方法到当前依然是一种比较常用的定量研究方法，不仅能够对一些变形情况进行预测，还能对焊接接缝的质量以及焊接变形控制进行一定的研究。
1.3基于新兴数据挖掘方法的研究应用阶段
数据挖掘技术主要是通过一些学者对在大量的实际建造过程中的相关数据进行总结，然后对一些变化的规律进行挖掘，进而来对原理分析的环节进行有效的规避，以此来实现更好的实际应用效果。数据挖掘技术主要是应用在回归分析过程、人工神经网络和聚类分析以及支持向量机，在所有的数据挖掘技术之中神经网络技术在对船海工程中焊接变形情况进行预测所得到的结果更加的可靠。人工神经网络等数据因为其自身具有极强的自学习能力和非线性建模能力，所以在被应用到复杂的船舶与海洋工程的数据分析过程中可以得到很好的效果。通过对大量的数据训练节点权值进行建造和应用网络的自学习能力来对船舶建造中焊接变形数据之间复杂的内在函数关系进行有效的规避，进而直接准确的预测出焊接变形的具体数值，在具体的应用过程中对于工程精度方面的控制有着非常重要的意义。
2基于神经网络的新兴焊接变形预测理论优势与研究前景
数据挖掘技术的发展，尤其神经网络技术的在工程应用上的成熟，对焊接变形预测有了新的视角。由于船舶建造的结构与工程复杂性使得传统建模分析预测焊接变形的方法实际应用能力偏低。而通过大量实际生产数据的积累和数据挖掘技术的发展，对大量数据进行挖掘找寻规律变得更加有效。数据挖掘中除了传统的统计回归方法外，神经网络建模技术应用于预测最为可行，应用也较为广泛。
人工神经网络（ANN）是模拟生物学中的神经系统的一种由简单处理单元构成的规模宏大的并行分布式处理器。在船舶建造焊接预测的应用中，神经网络通过对输入（包括影响焊接变形的一些已知易于测量的参数）、输出（焊接变形量）进行建模。通过网络自学习能力调节各个节点权值，使之对新的输入有对应较为准确的响应输出，从而达到预测的目的。目前BP前馈型网络模型应用较为广泛。通过对船舶高强度钢焊接参数与变形建立BP网络模型，选择2层前馈型网络选择电流I，板厚S，焊接顺序T，焊角尺寸W作为输入。但目前来看，神经网络在焊接变形上的应用研究还不成熟，存在着一些问题。比如用BP网络模型在实际拟合预测时存在一定的跳动，因而网络的适应性和泛化能力不是很理想。笔者通过仿真实验发现对于BP网络模型，通过适当调节隐层节点数的多少可以使网络在不适性到过拟合之间找到平衡。但对于此平衡点的选择目前还没有有效的方法。而且由于BP网络本身训练算法的缺陷，代价函数极容易陷入局部最小，从而使预测精度难以收敛到理想范围。
3船体结构焊接变形控制方法
船体结构焊接变形是船舶在建造过程中难以避免的工程问题，一般焊接变形的控制方法主要从结构设计、焊接工艺、反变形等几个方面考虑。
3.1科学的设计方法
焊接结构设计是否合理，对焊接变形有很大影响。合理的结构设计应包括以下几点：合理设计焊缝尺寸、位置和数量，应较多地采用间断焊接；合理设计焊缝的坡口形式，勿焊接过量。同时，在研究自动扶梯桁架焊接变形原因时发现，其设置了过多的腹杆和横梁，且焊缝尺寸过大，同时在设计上未避开最大应力作用的截面，最终直接影响变形量。
3.2先进的焊接技术
近年来，多丝焊、搅拌摩擦焊、激光-电弧复合焊等一批先进的焊接技术在船舶建造方面得到推广，加快了船舶焊接技术向自动化、高效化的方向迈进。
激光-电弧复合焊接技术是综合单独的激光焊接和电弧焊接而产生的，将激光、电弧复合起来，可以起到“1+1＞2”的协同效应。
激光焊接与不同的电弧焊接技术相结合，使得激光-电弧复合焊接技术的应用领域更加的广泛。近几年激光-电弧复合焊接技术在船用铝合金、船体结构钢、船用不锈钢、异种材料连接等方面大量应用。大众、奥迪等主要汽车生产厂商很早就在他们的生产线上应用激光－电弧复合焊接技术。由于该技术能增加焊接速度和送丝效率，同时能保持良好的穿透力和焊缝的冶金性能。
3.3合理的焊接工艺措施
先进的焊接技术，需要合适的焊接工艺作为保障。合理的焊接工艺措施包括：选用合适的焊接工艺参数、装焊顺序及约束方式等。在激光填粉焊接304不锈钢板试验中研究激光功率、焊接速度、离焦量对焊缝形状及强度的影响，并采用正交试验优选工艺参数。利用热弹塑性有限元方法对材料Q345大型吊车箱形梁分段的顶板结构焊接变形进行数值模拟计算，结果表明：最优的焊接顺序得到的变形量为15.12mm，比最差的焊接顺序得到的变形量28.47mm降低47%，可见选用合理的焊接顺序的重要性。研究不同的固定方式对三通管焊接残余应力分布的影响，得到在筒壁上施加约束时残余应力分布较合理。
3.4系统综合分析法
除了上述提到的众多影响船体结构焊接变形的因素外，在实际建造过程中还要考虑焊接作业环境、材料属性等因素，只改变某一种因素很难达到预期效果。所以，需对整个焊接过程进行监控，以结构的最终焊接变形为目标，以影响焊接变形的各种关键因素为参数，建立函数，统筹分析，这才是研究复杂船体结构焊接变形的最佳方案。建立以焊接工艺参数为优化变量，横向收缩变形和角变形为优化目标的多目标优化模型，寻找最优的SMAW工艺参数组合，验证系统综合分析法的可靠性。
4结语
焊接变形的存在不仅引起焊接结构形状变异，尺寸精度下降和承载能力降低，而且在工作荷载作用下引起的附加弯矩和应力集中现象是焊接结构早期失效的主要原因，也是造成焊接结构疲劳强度降低的原因之一。所以在船舶建造时需要研究焊接变形预测方法，对于实际焊接生产有一定的指导作用。
参考文献
[1]李玲.焊接变形光学测量技术研究[J].光学技术,2010,36(06):825-828.
[2]阮星谊,包晔峰,石忠贤.焊接变形测量方法[J].电焊机,2005(05):55-57.
