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系列板厚帆型板数学建模与加工过程数值分析

张平  
【摘要】: 水火弯板加工工艺已成为造船生产流程的瓶颈,从而引起了整个行业的关注,近年来国内外对船体复杂曲面钢板自动水火加工成形课题都进行了大量的研究,目的就是为了实现该加工过程的自动化。本文的工作就是基于这样的背景开展起来的,同时本论文的研究内容属国家863项目“大型复杂曲面钢板水火成形产品机器人研究”的一部分。本文在前人工作的基础上在以下几方面进行了进一步研究: 1.对帆型板进行进一步的研究和分析。针对12—24mm系列板厚的实验板测试数据为依据,在板厚、曲率半径、焰道长度相同的情况下分别建立局部收缩量与加热速度工艺参数关系的多种可能模型,选择最优回归模型。根据所建模型进行帆型板水火成形工艺参数预报系统编程以及应用。 2.用三辊机将平面钢板辊成单曲率板加工过程的数值模拟。在简化模型的基础上,用有限元软件ANSYS对该过程进行了瞬态分析,并得出了板辊弯后的残余应力分布。 3.水火弯加工时温度场的计算。分析了水火弯板过程的温度场,在材料的热物性和边界换热条件随温度变化的情况下,用有限元法进行了三维瞬态温度场的数值分析,得出了加工过程中任意时刻钢板内的温度分布。 4.考虑残余应力的单曲率板经水火弯加工后的热弹塑性分析。得出了加工过程中任意时刻钢板内的应力应变分布和残余变形,并通过这些结果分析了水火弯板过程的力学行为。 5.对比分析了在相同加热条件下,不同曲率半径对成形的影响。


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