船体外板多点成形数值模拟

发布时间：2017-06-11 20:05

  本文关键词：船体外板多点成形数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来，船舶制造技术正全面向自动化、数字化转变，但船体曲面外板的加工成形仍采用水火弯板加工工艺，其生产效率低，劳动强度大，已严重制约了造船业的快速发展。作为一种新型板材柔性加工技术，多点成形在船体曲面外板成形中的应用，必将提高造船的精度及工作效率，缩短生产周期，在船舶制造领域应用前景广阔。 以船体曲面外板中常用的三维曲面件——鞍型件、帆形件为研究对象，采用有限元方法模拟船体曲面外板加载成形及卸载回弹过程，以船板材质、船板厚度以及成形曲率半径为变量，探讨其对起皱、回弹的影响规律，得出了船体曲面外板多点成形的不起皱成形极限图。采用弹性垫技术、多道次成形等措施抑制起皱的产生，通过建立有限元模型验证了其对起皱抑制的可行性和有效性。 高强度船板具有高强度、轻质等优点，满足船舶对安全性、可靠性的高要求，，但由于高强度船板的强度较大，传统的冷冲压成形无法完成。本文建立了高强度船板A36的热冲压成形有限元模型，探讨热冲压成形对A36起皱及回弹的影响规律。研究结果表明，热冲压成形大幅度提高了A36的成形极限，实现了高强度船板的精度成形，为实际生产中高强度船板热冲压成形技术的应用提供了参考。 利用成形面可变的特点，多点成形设备可以实现分段成形，为大型船板曲面件的加工开辟了一条新道路。以某船型帆形件为例建立分段多点成形有限元模型，证明了分段多点成形比一次成形在成形大型船板方面更具有优势；并通过采用非均匀有理B样条曲面(NURBS)方法进行不同的过渡区变形协调设计，结果表明合理的过渡区设计可以有效抑制折痕等缺陷产生，实现良好成形。
【关键词】：船体曲面外板 多点成形 数值模拟 分段成形 起皱 回弹
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U671.3;TG306
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 船体曲面外板成形方法概述10-13
• 1.2.1 船体曲面外板成形常用方法概述10-12
• 1.2.2 船体曲面外板多点成形方法12-13
• 1.3 板材成形数值模拟的发展13-15
• 1.3.1 塑性有限元法的发展13-14
• 1.3.2 板材成形过程的数值模拟14-15
• 1.4 选题意义及研究内容15-18
• 第2章 多点对压成形过程建模18-26
• 2.1 引言18
• 2.2 单元模型18-20
• 2.2.1 单元模型发展18-19
• 2.2.2 单元模型选择和网格划分19-20
• 2.3 材料模型20-22
• 2.4 多工步成形数值模拟关键技术22-23
• 2.5 本章小结23-26
• 第3章 曲面外板多点成形过程数值模拟研究26-58
• 3.1 引言26
• 3.2 船体曲面外板的起皱过程26-30
• 3.2.1 起皱的判定26-27
• 3.2.2 皱纹大小描述27
• 3.2.3 起皱过程分析27-29
• 3.2.4 皱纹的分布29-30
• 3.3 起皱的影响因素30-36
• 3.3.1 有限元模型30-31
• 3.3.2 基本体大小的影响31-32
• 3.3.3 船板材料的影响32-33
• 3.3.4 板厚及曲率半径的影响33-36
• 3.3.5 船板多点对压成形的不起皱极限36
• 3.4 起皱的抑制措施36-40
• 3.4.1 多道次成形对起皱的抑制36-38
• 3.4.2 弹性垫对起皱的抑制38-40
• 3.5 回弹的数值模拟40-51
• 3.5.1 回弹的表现形式42
• 3.5.2 帆形件的回弹42-45
• 3.5.3 鞍型件的回弹45-51
• 3.6 热成形对高强度船板成形性能的影响51-55
• 3.6.1 热成形对高强度船板多点成形起皱的影响52-53
• 3.6.2 热成形方式下高强度船板的不起皱极限53
• 3.6.3 热成形对高强度船板多点成形回弹的影响53-55
• 3.7 小结55-58
• 第4章 分段多点成形及其数值模拟58-70
• 4.1 引言58
• 4.2 分段多点成形58-61
• 4.2.1 分段多点成形方法58-60
• 4.2.2 过渡区变形协调方法60-61
• 4.3 分段多点成形的数值模拟61-67
• 4.3.1 有限元模型61-62
• 4.3.2 分段多点成形与一次成形的比较62-64
• 4.3.3 过渡区协调设计的影响64-67
• 4.4 小结67-70
• 第5章 结论70-71
• 附录71-72
• 参考文献72-78
• 致谢78

【参考文献】

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本文编号：442341