浅析船舶焊接与结构设计优化

董立灿

（中船澄西船舶修造有限公司，江苏 江阴 214433）

目前，经济朝着全球化的趋势发展，要想促进我国船舶行业的稳定发展，提升核心竞争力，就需要重视船舶焊接技术和结构设计，将智能化作为持续发展方向，积极创新焊接技术，优化结构设计。除此之外，要想促进我国造船业的进一步发展，就需要加大投资力度，积极采用先进的材料和技术，实现自动化的工业生产，在新的时代背景下，造船行业正面临着严峻的挑战，但也是发展的机遇，要想把握住这一发展机遇，就要对现有的船舶焊接技术和结构设计方法进行优化，以振兴我国船舶工业。

1 焊接技术在船舶制造业中的重要性

随着社会经济水平的提升和科学技术的进步，船舶制造业朝着现代化、人性化的方向发展，对于船舶制造而言，焊接技术是不可或缺的，每个制造环节都需要广泛应用，焊接技术影响着焊接处焊缝接口的稳定性，还会影响后期投入使用过程中船体的强度和韧性。因此，焊接技术的优化，能显著提升船舶的整体质量。目前，船舶焊接中还存在着焊接不到位、易产生变形等问题，而针对这些问题解决方法有很多种，但要结合船舶的尺寸、构造而决定，结合船舶的实际特征，个性化地进行解决。

2 船舶焊接技术的优化

要想船舶制造业更好地立足于国际市场，就需要对我国船舶焊接技术形成清晰的认知，对发展情况进行准确把握，并细心地发现发展中的短板，发现问题及时解决，向国际水平看齐，秉持着可持续发展的原则，朝着智能化、多样化、低碳化发展，并研究出新型焊接材料，设计出符合时代潮流的内部构造。焊接技术的提升并不是朝夕就可以完成的，要积极研发、积蓄经验。

2.1 更新船舶焊接技术

制约着船舶制造行业发展的就是现代化技术的支持，现如今，在进行船舶制造时，焊接材料相对来说单调，这样就影响了船舶生产的实际效率，所以船舶在进行实际生产时，不同企业的需求各不相同，船舶制造的材料和结构设计也就各不相同，这就需要船舶焊接技术朝着多样化的方向发展，只有这样，才能满足船舶制造的需求，船舶制造模式推动了船舶焊接技术的发展，要对船舶焊接工艺技术进行持续的更新，以提升船舶制造业的发展水平。除此之外，在船舶制造和焊接过程中，类型、功能不同的船舶不能采取统一的焊接方式，要做到焊接的有针对性施工，这样才能切实有效的保障焊接质量，延长船舶的使用寿命，促进船舶功能的现代化、自动化发展。

2.2 采取新型焊接技术和材料

为了有效提高船舶制造业的水平，一方面，要引进先进的焊接技术；另一方面，则是引入新的焊接材料，从这两方面提升焊接水平。人们的物质生活水平正在不断提高，所以船舶质量不仅包括船体强度和韧性，还包括内部的舒适性和功能性，所以要想船舶制造符合需求，就需要使用先进的焊接工艺和材料。目前，大多数造船厂都摒弃了传统的焊接技术，采用平面分段装焊模式。并扩大造船过程中的焊接范围到板材对接和平板层，为了提高焊接效率，采取了自动化和半自动化的焊接方式，也能降低劳动强度，在步骤优化方面，采取全新的气电立焊工艺，使船舶外板上的合拢口焊缝质量得到提升。最新的焊接方式是通过焊缝坡口背面贴陶质衬垫的方式，也可以在背面使用水冷铜滑块的方式使背部成形，新型的焊接技术既提高了焊接的质量，还提升了焊接的速率，所以应科学地运用新型焊接技术。

2.3 保障焊接过程中的材料质量

船舶焊接质量的好坏直接影响着船舶的整体质量，而焊接材料影响的则是焊接质量，所以焊接材料也是不容忽视的，焊接质量的提升，就是船舶整体质量的提升。近年来，我国广泛应用的焊接材料使药芯焊丝，这一材料有着较强的熔覆作用，在焊接结束后，需对其进行仔细观察，确保焊接质量满足实际需求，并且焊接时没有出现大量飞溅，那么焊接就是良好的。药芯焊丝的作用较为独特，能更好地实现机械化和半自动化。要想提高船舶制造质量，焊接材料必须充分重视起来，并将药芯焊丝的方式和二氧化碳焊接技术相互结合，确保焊接质量整体效果的提升。

3 船舶结构设计优化的策略

船舶结构设计对船舶整体质量的影响不言而喻，是最核心的环节。在当前的发展趋势下，船舶结构设计的要点就是实用性、科学性，只有这样，才能保障船舶成品的现代化、智能化和多样化，满足现代产业发展需求。与此同时，还要结合现代化发展需求对船体进行构造，预测好船舶制造过程中的工程量。例如，在进行船舶制造时，船体结构设计占比整体船舶制造工程量的1/3，船体设计环节涉及的领域较多，这就需要船舶设计人员有着十足的专业素质，并且在进行船舶制造时，船舶设计人员和施工人员要做好配合，对施工重点进行侧重，保障船舶施工和预期设计一致，在进行施工时，要统筹各个部门，确保船舶制造的系统化、合理化。

3.1 采用遗传算法来优化船舶结构设计

在优化船舶结构设计方面，首先考虑的就是遗传算法，这是最高效的方式之一。遗传算法就是借助“染色体”筛选的理念，在遗传算法的应用时，假设问题的解是一群“染色体”，并这些假设防止在问题的真实情境下，结合实际的需求，秉持着适者生存的原则，对符合环境的“染色体”进行复制，并通过交叉变异产生出更加适应环境的“染色体”群，在进化后，将其集中在最适合环境的“染色体”上，这就是问题的最佳解决方案。而对于船舶结构设计而言，合理的运用遗传算法，就能对船舶结构进行优化设计。在船舶结构设计的环节，结合设计的重点和相关知识，最重要的是参照当前社会发展需求，利用遗传算法优化结构设计，在多次操作和试验过程中，得出最佳的船舶模型，对船舶的细节问题彻底解决，并弥补以往设计中存在的不足。

3.2 合理运用蚁群算法优化船舶结构设计

蚁群算法指的是主要通过观察蚂蚁演变得出的仿生型算法，这一算法也是较为高效的，合理地运用这一方法可以对船舶结构设计进行持续的优化，将蚁群算法和其他算法有机结合在一起，并一起应用到船舶设计中，就能找出更合理的船舶结构设计参数，将优化船舶结构设计这一过程比喻成蚁群寻找食物，最优的路径集合的蚂蚁最多。相较其他算法，蚁群算法最显著的优势就是效率快且准确率高。因此，合理应用蚁群算法，能对船舶结构设计进行持续性的优化，根据蚁群算法得出的信息，对路径进行有效评估和科学优化，这样得出的传播结构设计最科学合理。

3.3 船舶主体结构的持续优化

要想提高船舶制造工业的整体水平，立足于国际市场，朝着先进的造船水平方向发展，那么就需要对船舶设计主体结构进行优化，这一问题不容忽视。首先，对船舶振动部位的频率，要根据船舶运行的需求做合理的调整，分理处船舶振动的固有频率和干扰频率，并结合具体问题，进行科学的具体分析，改善船舶主体振动的问题，进一步提高船舶整体水平。其次，对于船舶结构设计优化而言，另一个至关重要的环节就是船舶轴承刚度和转动惯性，要想从根源上解决船舶振动问题，就需要对轴承的刚度、惯性进行重点的优化和完善，彻底地解决船舶振动问题，真正地提高船舶运行过程中的稳定性。

4 结语

综上所述，经济全球化的发展趋势复兴了航海行业，而这就推动了船舶制造业的发展，要想更好地立足于激烈市场竞争中，就必须抓住当下的发展机遇，对我国船舶焊接技术要产生清晰的认知，并结合先进的材料和科学技术，对其进行持续性的优化，与此同时，要提高船舶的设计工作，使其更加智能化、现代化，更加符合社会发展的需求，为我国船舶行业的发展奠定坚实基础，为我国社会主义经济发展提供一定的原动力。