鋼板線加熱曲面成形若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、線加熱(Line Heating,俗稱“水火彎板”)工藝是一種復(fù)雜曲面成形加工的非常有效和實(shí)用的方法,被廣泛應(yīng)用于船舶、汽車、航空等領(lǐng)域。在船舶制造中,船體外板復(fù)雜曲面的線加熱成形加工過(guò)程依然是依靠工人經(jīng)驗(yàn)手工完成,這種方式效率很低,導(dǎo)致該環(huán)節(jié)已經(jīng)成為了現(xiàn)代造船生產(chǎn)的瓶頸。因此,實(shí)現(xiàn)線加熱工藝過(guò)程自動(dòng)化成為了亟待解決的難題。
　　復(fù)雜曲面的線加熱成形工藝是復(fù)雜的熱-機(jī)耦合物理過(guò)程,本文首先給出了鋼板線加熱曲面成形研究的總體框架,分

2、析了關(guān)鍵技術(shù)之間的關(guān)系與聯(lián)系,并介紹了研究的方法和理論基礎(chǔ),包括了試驗(yàn)設(shè)計(jì)、支持向量回歸、曲面理論以及PSO-SQP混合算法等。然后分別對(duì)每個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。
　　(1)線加熱過(guò)程的有限元仿真。從線加熱加工工藝特點(diǎn)出發(fā),對(duì)線加熱成形的進(jìn)行有限元分析。在此基礎(chǔ)上,介紹了如何運(yùn)用有限元軟件ANSYS對(duì)線加熱三維瞬態(tài)熱-機(jī)耦合過(guò)程進(jìn)行數(shù)值仿真,并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了有限元仿真方法的有效性。
　　(2)線加熱變形的預(yù)測(cè)。通過(guò)“魚(yú)骨圖”羅

3、列出所有可能的影響因素,采用部分析因試驗(yàn)設(shè)計(jì)篩選出主要影響因素,分析了它們的主效應(yīng)和交互效應(yīng);然后運(yùn)用ε-支持向量回歸模型,利用給定的加工工藝參數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)被加工鋼板的橫向收縮變形,并通過(guò)對(duì)比預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了方法的有效性。
　　(3)曲面展開(kāi)與加熱線的布置。提出了一種基于微分幾何的曲面理論的實(shí)現(xiàn)船板曲面最優(yōu)展開(kāi)的方法。將曲面展開(kāi)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為非線性優(yōu)化問(wèn)題,采用PSO-SQP混合算法求解得到展開(kāi)后的二維平面和曲面展開(kāi)所需應(yīng)變的分