火焰彎板成形的數(shù)值模擬.pdf

1、火焰成形加工工藝已成為造船生產流程的瓶頸，從而引起了人們的關注。近年來，國內外對船體復雜曲面鋼板自動火焰成形的課題都進行了大量的研究，目的就是為了實現(xiàn)該加工過程的自動化。本文的工作就是基于這樣的背景開展起來的。 通過對國內外研究工作的分析可以看出，火焰成形研究的關鍵問題是火焰成形加工中以特征參數(shù)表示的溫度場規(guī)律及變形場規(guī)律，而研究的核心則是通過理論計算、數(shù)值模擬、實驗或總結經(jīng)驗等方法來得到溫度場特征參數(shù)與變形影響參數(shù)間的關系。

2、 分析了包括熱源模型、單加熱線下的溫度模型及變形場模型在內的整個火焰成形過程的數(shù)學模型。熱源模型主要介紹了氧乙炔焰沖擊射流對流換熱的基本方程、邊界條件，熱流密度的半解析解、經(jīng)驗公式及高斯分布的熱流密度模型。溫度場模型討論了單加熱線條件下的移動熱源溫度場問題的基本方程和邊界條件。變形場模型則分析了線移動熱源作用下板的三維瞬態(tài)熱彈塑性變形的數(shù)學模型。這些模型是火焰成形溫度場及變形場計算和分析的理論基礎。 在上述數(shù)學模型的基礎上

3、，分析了火焰成形過程的溫度場，在材料的熱物性和邊界換熱條件隨溫度變化的情況下，用有限元法進行了三維瞬態(tài)溫度場的數(shù)值分析，得出了加工過程中任意時刻鋼板內的溫度分布。并根據(jù)有限元計算及實驗結果，提出了火焰成形溫度場的特征參數(shù)。 在分析了火焰成形溫度場分布規(guī)律的基礎上，建立了火焰成形變形場的有限元計算模型。然后根據(jù)不同加工參數(shù)下的有限元計算結果，對火焰成形的溫度場及變形場作了初步分析，討論了殘余位移及殘余應變在整塊板上的分布特性。