三維移動式感應加熱彎板成形有限元模擬研究.pdf

1、熱應力成形技術廣泛的應用于汽車、輪船的制造過程中，板材彎曲成形技術是其中的重要階段。隨著科學技術的發(fā)展，制造業(yè)對該技術提出更高的要求，因此高頻感應加熱成形技術應運而生，為了提高生產(chǎn)效率，適應自動化生產(chǎn)的要求，編制高頻感應加熱彎板成形工藝數(shù)據(jù)庫迫在眉睫，而高準確度的有限元模型的建立在后續(xù)大規(guī)模的模擬計算中起到關鍵作用。
　　本文首先對感應加熱原理中的電磁場與溫度場有限元理論展開研究，利用ANSYS-APDL編程語言建立電磁-熱-應力

2、多物理場耦合三維有限元模型，實現(xiàn)了電磁場、溫度場、結(jié)構場多物理場耦合，并且建立了三維移動式高頻感應磁熱耦合熱源。模型中通過高溫拉伸實驗采集感應加熱鋼板材料的材料參數(shù)，并將測得材料參數(shù)用于有限元模擬計算。通過對比驗證，本文建立的三維移動式高頻感應加熱彎板成形有限元模型是具有可行性和可靠性的。通過改變線圈的熱源移動速度、線圈加熱功率、加熱道次來研究鋼板的彎曲變形情況，研究表明，鋼板彎曲角度θ隨著熱源移動速度的增加先略微增大后呈線性減小，鋼板

3、冷卻后曲率半徑隨著熱源移動速度先急劇增大后緩慢增大并趨于平穩(wěn);鋼板彎曲角度θ隨著加熱功率的增加先線性增大后增大緩慢并趨于平緩，曲率半徑隨著加熱功率的增大先線性急劇減小后緩慢減小;鋼板的彎曲角度隨著加熱道次的增加而逐漸增大。用驗證后的有限元模型進行大量的模擬計算，得出不同功率、不同熱源移動速度下鋼板彎曲變形規(guī)律，并編制出加工工藝數(shù)據(jù)表。最后通過MATLAB優(yōu)化計算得出本文加工工藝參數(shù)的最優(yōu)值，并得到了彎曲角度、曲率半徑關于加熱功率、熱源移