球面厚板螺旋加热成形技术研究

发布时间：2020-06-22 07:45

【摘要】：金属板材的加工成形是船舶,汽车,航天工业中至关重要的一环。随着我国提出“中国智造2025”,船舶制造业也需要与时俱进,对现有的工艺和加工环节进行一定的革新。目前,船舶行业对金属板材的加工一般采用的办法是水火弯板。而对水火弯板的研究则一般都是围绕中厚度的曲面钢板展开的,对于较厚钢板的水火加工研究则较少。基于此,本文提出了利用螺旋加热对较厚钢板进行加工的思路,并对螺旋加热的成形参数和关系模型进行了一定的研究。之后,还利用多元回归方程和神经网络算法建立了螺旋加热的关系模型,该关系模型可以用于预报螺旋加热的成形效果。对于螺旋加热的成形参数研究,本文利用ANSYS有限元分析软件,对螺旋加热厚板这一过程进行了数值模拟,提出了螺旋加热时主要需要考虑的加工工艺参数,并通过总结归纳大量的ANSYS螺旋加热仿真案例,研究了螺旋加热对水火弯板温度场和变形场的影响,分别讨论了加热纵向速度,螺旋运动角速度,螺旋运动半径和板厚对板面最高温度,加热深度,收缩量,角变形的影响,最后通过正交试验的办法确认了各个工艺参数对加工结果的影响显著程度。对于关系模型的确定,本文在研究了螺旋加热并累积了较多的ANSYS仿真计算案例的基础上,利用多元回归方程和神经网络算法分别确定了加热速度,螺旋运动半径和板厚与钢板收缩量之间的关系,从而可以对螺旋加热所产生的收缩量进行预报,同时还探究了如何利用预报模型选用加工时的螺旋加热工艺参数。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U671
【图文】：

示意图,水火弯板,示意图,钢板

（1）加热位置的局部集中性水火弯板依靠的是钢板局部升温产生的热应力和热应变造成整体钢板变形，这也就是说，区别于大火加热，水火弯板的加热并不是整体的，而是沿表面和厚度方向极度不均匀的。只有在热源作用的区域钢板温度才会很高，在其他区域钢板的温度并不高。（2）热过程的瞬时性在水火弯板的加工过程中，热源和火焰是高度集中的，这将会在短时间内把大量的热量传递给待加工的钢板，钢板加热区域的温度梯度会因此变得非常大。（3）热源的运动性水火弯板加工过程中，热源是移动的，移动的热源会对钢板的不同区域进行加热，并使钢板形成不均匀的温度场。不均匀的温度场会导致热应力和热应变的产生，从而最终使钢板变形。（4）工艺方法的特殊性[5]水火弯板加工时的移动路线，冷却方式都是视具体情况而不同的，这些特殊性会使得被加工的金属板的温度分布更加复杂，从而大大增加了研究工作的难度。

水火弯板,韩国汉城,加工系统,大学

图 1-2.韩国汉城大学 iCALM 自动水火弯板加工系统Fig 1-2. Line heating automatic system(iCalm) of Seoul National Univertsity日本大阪大学的科研人员和相关船舶企业合作，共同研制了“Linnematic system IHI-a”并已投入实际的生产应用了[25]。该系统可以直接定义成的钢板曲面形状，并求出该形状和待加工钢板之间的差值，通过该差向推导出加工时所需要的各项工艺参数的大小，并自动确定加工时的路通过多年不断地研究和改进，目前该系统已经有了三个版本，第一个版

【参考文献】