基于船体外板挠度变形的水火弯板工艺参数预报研究
发布时间：2022-10-20 15:24
船舶建造流水线中放样、号料、钢板预处理、切割及焊接均已实现自动化,而船舶曲板成形加工已成为制约船舶建造的瓶颈。在造船业有大量的船舶复杂曲面外板需要成形加工,成形加工的效率和精度是船舶双曲度钢板加工的难题。在“中国制造2025”和“智能制造”的大背景下,尽快实现船舶曲面外板成形自动化显得尤为迫切。水火弯板是一种船舶复杂双曲面外板成形的主要方法,目前船厂主要依赖有经验的工人手工操作,存在加工效率不高、成形质量波动大等缺点。工艺参数预报是实现水火弯板自动化加工的关键,为此国内外学者和专家已开展了大量研究工作。传统研究思路是展开设计曲面求得局部变形,然后通过实验与数值计算相结合的方法研究工艺参数和局部变形之间的关系并建立相应的模型,基于展开结果和数学模型研究预报工艺参数预报方法。传统研究方法中仅考虑了外板局部收缩变形而忽略了整体挠度变形,对厚板和大曲率板的计算误差较大。为了改进只考虑局部变形造成厚板和大曲率板误差大的不足,在局部变形的基础上以挠度的形式考虑整体变形,避开复杂不可展曲板的展开计算。论文所做的研究工作可分为以下几个方面。（1）基于船体外板挠度变形的水火弯板数值模拟研究为改进基于曲面...
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 课题的研究背景、意义
1.2 水火弯板成形工艺概述
1.2.1 水火弯板工艺简介
1.2.2 水火弯板工艺的基本原理
1.2.3 水火弯板工艺的优点及应用前景
1.3 国内外相关工作研究进展
1.3.1 水火弯板工艺的机理研究
1.3.2 水火弯板工艺的影响因素与成形规律研究
1.3.3 水火弯板成形的加工工艺参数预报方法研究
1.3.4 水火弯板成形的曲面检测与二次加工工艺参数预报方法
1.3.5 水火弯板自动化成形系统开发研究
1.4 论文的研究内容
2 基于船体外板挠度变形的水火弯板数值模拟研究
2.1 水火弯板数值计算的理论基础
2.1.1 水火弯板中的热源模型
2.1.2 水火弯板过程的热传递形式
2.1.3 水火弯板的热弹塑性理论
2.2 考虑挠度变形的水火弯板数值计算
2.2.1 三维有限元模型的建立
2.2.2 水火弯板数值计算中的约束边界条件
2.2.3 数值模拟的计算
2.2.4 水火弯板验证实验设计与实施
2.3 水火弯板数值计算的验证
2.3.1 温度场分布规律对比
2.3.2 局部变形的对比
2.3.3 挠度变形的对比
2.3.4 局部变形和挠度变形的分析
2.4 本章小结
3 船体外板挠度变形和局部变形关系的数学模型研究
3.1 挠度变形影响因素分析和规律研究
3.1.1 水火弯板挠度变形影响因素分析
3.1.2 水火弯板挠度变形影响规律研究
3.1.3 水火弯板成形效率的研究
3.2 挠度变形和局部变形的数学模型研究
3.2.1. 挠度影响数概念的提出
3.2.2 挠度影响数的影响因素和规律研究
3.2.3 挠度影响数的数学模型研究
3.2.4 数学模型的算例验证
3.3 曲面参数数据与工艺参数之间映射的专家知识库
3.3.1 水火弯板实验板和实船板研究
3.3.2 专家知识库概况
3.3.3 专家知识库的主菜单
3.3.4 专家知识库访问和数据管理
3.3.5 专家知识库数据建模
3.4 本章小结
4 基于船体外板挠度变形的工艺参数预报方法研究
4.1 船体外板类型的参数化判别方法研究
4.1.1 曲面型值点数据的插补计算
4.1.2 曲面类型参数化判别方法研究
4.2 基于挠度变形的工艺参数预报的优化算法
4.2.1 工艺参数预报的优化目标
4.2.2 工艺参数预报的约束条件
4.2.3 工艺参数预报的求解思路
4.3 水火弯板工艺参数预报系统开发
4.3.1 工艺参数预报系统的概况
4.3.2 工艺参数预报系统的主菜单
4.3.3 工艺参数预报系统的配置选项简介
4.3.4 工艺参数预报系统的功能介绍
4.4 工艺参数预报系统的实船板验证
4.4.1 板件基本信息
4.4.2 根据经验确定的工艺参数
4.4.3 工艺参数预报系统预报的工艺参数
4.4.4 曲面板加工结果分析
4.5 基于检测结果的二次加工工艺参数预报方法研究
4.5.1 待检测船体曲面外板的测量与表达
4.5.2 二次加工工艺参数预报的优化方法
4.5.3 二次加工修正的算例
4.6 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 创新点
5.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]船体复杂外板成型评价方法[J]. 徐金雄,程良伦,王涛. 大连理工大学学报. 2016(06)
[2]船体外板曲面特征识别方法[J]. 徐金雄,程良伦,冀海俊. 计算机辅助设计与图形学学报. 2016(03)
[3]一种水火弯板外板曲面表面火路定位算法[J]. 潘伟杰,程良伦,王涛,刘力. 图学学报. 2015(05)
[4]船体外板线加热成形中网格尺寸对温度场的影响研究[J]. 鲁鹏,赵耀. 船海工程. 2013(03)
[5]基于MC464水火弯板机八轴运动控制系统的设计[J]. 陈翀,程良伦. 制造技术与机床. 2013(06)
[6]高频感应热源应用于水火弯板工艺的可行性研究(英文)[J]. 张雪彪,杨玉龙,刘玉君. Journal of Marine Science and Application. 2011(04)
[7]水火弯板厚度方向温度场参数研究[J]. 张安超,柳存根. 船舶工程. 2011(S2)
[8]船体艏艉板水火加工主要变形影响参数及规律研究[J]. 王忠强,刘玉君,汪骥,邓燕萍,韦智元. 造船技术. 2009(04)
[9]Deformation Behaviors of Laser Forming of Ring Sheet Metals[J]. 张鹏,于静泊,郑雄飞. Tsinghua Science and Technology. 2009(S1)
[10]水火弯板工艺参数和角变形关系的有限元分析[J]. 张雪彪,纪卓尚,刘玉君,邓燕萍. 船舶力学. 2008(04)
博士论文
[1]激光热变形机理及复杂曲面板材热成形工艺规划研究[D]. 石永军.上海交通大学 2007
[2]水火弯板自动化加工工艺的关键技术研究[D]. 汪骥.大连理工大学 2007
[3]水火弯板加工自动化关键技术研究[D]. 郭培军.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]水火弯板加工参数预报系统研究[D]. 陈文雄.广东工业大学 2015
[2]船用曲面钢板线加热成形工艺参数研究[D]. 杨磊.华中科技大学 2013
[3]船舶艏艉板水火加工技术研究[D]. 王忠强.大连理工大学 2008
本文编号：3694790
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 课题的研究背景、意义
1.2 水火弯板成形工艺概述
1.2.1 水火弯板工艺简介
1.2.2 水火弯板工艺的基本原理
1.2.3 水火弯板工艺的优点及应用前景
1.3 国内外相关工作研究进展
1.3.1 水火弯板工艺的机理研究
1.3.2 水火弯板工艺的影响因素与成形规律研究
1.3.3 水火弯板成形的加工工艺参数预报方法研究
1.3.4 水火弯板成形的曲面检测与二次加工工艺参数预报方法
1.3.5 水火弯板自动化成形系统开发研究
1.4 论文的研究内容
2 基于船体外板挠度变形的水火弯板数值模拟研究
2.1 水火弯板数值计算的理论基础
2.1.1 水火弯板中的热源模型
2.1.2 水火弯板过程的热传递形式
2.1.3 水火弯板的热弹塑性理论
2.2 考虑挠度变形的水火弯板数值计算
2.2.1 三维有限元模型的建立
2.2.2 水火弯板数值计算中的约束边界条件
2.2.3 数值模拟的计算
2.2.4 水火弯板验证实验设计与实施
2.3 水火弯板数值计算的验证
2.3.1 温度场分布规律对比
2.3.2 局部变形的对比
2.3.3 挠度变形的对比
2.3.4 局部变形和挠度变形的分析
2.4 本章小结
3 船体外板挠度变形和局部变形关系的数学模型研究
3.1 挠度变形影响因素分析和规律研究
3.1.1 水火弯板挠度变形影响因素分析
3.1.2 水火弯板挠度变形影响规律研究
3.1.3 水火弯板成形效率的研究
3.2 挠度变形和局部变形的数学模型研究
3.2.1. 挠度影响数概念的提出
3.2.2 挠度影响数的影响因素和规律研究
3.2.3 挠度影响数的数学模型研究
3.2.4 数学模型的算例验证
3.3 曲面参数数据与工艺参数之间映射的专家知识库
3.3.1 水火弯板实验板和实船板研究
3.3.2 专家知识库概况
3.3.3 专家知识库的主菜单
3.3.4 专家知识库访问和数据管理
3.3.5 专家知识库数据建模
3.4 本章小结
4 基于船体外板挠度变形的工艺参数预报方法研究
4.1 船体外板类型的参数化判别方法研究
4.1.1 曲面型值点数据的插补计算
4.1.2 曲面类型参数化判别方法研究
4.2 基于挠度变形的工艺参数预报的优化算法
4.2.1 工艺参数预报的优化目标
4.2.2 工艺参数预报的约束条件
4.2.3 工艺参数预报的求解思路
4.3 水火弯板工艺参数预报系统开发
4.3.1 工艺参数预报系统的概况
4.3.2 工艺参数预报系统的主菜单
4.3.3 工艺参数预报系统的配置选项简介
4.3.4 工艺参数预报系统的功能介绍
4.4 工艺参数预报系统的实船板验证
4.4.1 板件基本信息
4.4.2 根据经验确定的工艺参数
4.4.3 工艺参数预报系统预报的工艺参数
4.4.4 曲面板加工结果分析
4.5 基于检测结果的二次加工工艺参数预报方法研究
4.5.1 待检测船体曲面外板的测量与表达
4.5.2 二次加工工艺参数预报的优化方法
4.5.3 二次加工修正的算例
4.6 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 创新点
5.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]船体复杂外板成型评价方法[J]. 徐金雄,程良伦,王涛. 大连理工大学学报. 2016(06)
[2]船体外板曲面特征识别方法[J]. 徐金雄,程良伦,冀海俊. 计算机辅助设计与图形学学报. 2016(03)
[3]一种水火弯板外板曲面表面火路定位算法[J]. 潘伟杰,程良伦,王涛,刘力. 图学学报. 2015(05)
[4]船体外板线加热成形中网格尺寸对温度场的影响研究[J]. 鲁鹏,赵耀. 船海工程. 2013(03)
[5]基于MC464水火弯板机八轴运动控制系统的设计[J]. 陈翀,程良伦. 制造技术与机床. 2013(06)
[6]高频感应热源应用于水火弯板工艺的可行性研究(英文)[J]. 张雪彪,杨玉龙,刘玉君. Journal of Marine Science and Application. 2011(04)
[7]水火弯板厚度方向温度场参数研究[J]. 张安超,柳存根. 船舶工程. 2011(S2)
[8]船体艏艉板水火加工主要变形影响参数及规律研究[J]. 王忠强,刘玉君,汪骥,邓燕萍,韦智元. 造船技术. 2009(04)
[9]Deformation Behaviors of Laser Forming of Ring Sheet Metals[J]. 张鹏,于静泊,郑雄飞. Tsinghua Science and Technology. 2009(S1)
[10]水火弯板工艺参数和角变形关系的有限元分析[J]. 张雪彪,纪卓尚,刘玉君,邓燕萍. 船舶力学. 2008(04)
博士论文
[1]激光热变形机理及复杂曲面板材热成形工艺规划研究[D]. 石永军.上海交通大学 2007
[2]水火弯板自动化加工工艺的关键技术研究[D]. 汪骥.大连理工大学 2007
[3]水火弯板加工自动化关键技术研究[D]. 郭培军.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]水火弯板加工参数预报系统研究[D]. 陈文雄.广东工业大学 2015
[2]船用曲面钢板线加热成形工艺参数研究[D]. 杨磊.华中科技大学 2013
[3]船舶艏艉板水火加工技术研究[D]. 王忠强.大连理工大学 2008
本文编号：3694790
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3694790.html
