船體外板曲面熱成型加工自動化關鍵技術研究.pdf

1、熱應力成型是加工板料的一種重要成型方法。目前高強度鋼已廣泛應用于船舶生產中但尚未有成熟的高強度鋼熱應力成型技術。沒有成熟的工藝就無法完成大量鋼板的加工任務，這項工藝已逐漸成為整個造船生產流程的瓶頸。因此，基于船體外板曲面熱成型加工自動化關鍵技術研究有著非?，F(xiàn)實的工程應用背景與意義。
　　就是在這樣一個工程背景下，展開對高頻感應彎板成型的研究。高頻感應熱應力成型是一個局部快速加熱到高溫，并隨后快速冷卻的過程。整個鋼板的溫度隨時間和空

2、間急劇變化，材料的物理性能參數也隨溫度劇烈變化。因此，高頻感應溫度場的分析屬于典型的非線性瞬態(tài)熱傳導問題。因為高頻感應溫度場分布十分不均勻，在感應加熱過程中和冷卻后將產生相當大的應力和變形。高頻感應應力和變形的計算中既有大應變、大變形等幾何非線性問題又有彈塑性變形等材料非線性問題。為輔助課題的開展，在前人研究成果的基礎上，通過理論分析和有限元數值模擬相結合的方法，模擬出了高頻感應彎板成型過程。
　　研究的主要內容包括：（1）在計算

3、過程中材料性能隨溫度變化而變化，屬于材料非線性問題，提出了基于Jmatpro的高強度鋼熱物理性能研究。（2）在45號鋼彎板成型有限元模型的基礎上進行修改和優(yōu)化，結合AH32號鋼的熱物理性能參數，得到了適用于AH32號鋼的磁-熱-結構多場耦合的有限元模型并驗證了其模型的有效性。（3）基于AH32號鋼的磁-熱-結構多場耦合的有限元模型，在給定不同工藝參數（加熱時間、板厚、電流強度、頻率大小、冷卻方式）的前提下，用此有限元模型預測 AH32號

4、鋼彎曲變形結果，分析結果對現(xiàn)實的生產工藝有一定的指導價值。（4）在曲面測量技術中，研究了基于三角網格模型的自適應測點生成算法，對測量路徑優(yōu)化問題進行了合理的描述。最后結合相應的理論方法，基于matlab對離散點進行逆向擬合得到相應的彎板曲面模型。
　　通過研究和算例驗證，得到了可行的AH32號鋼高頻感應彎板溫度場、應力場的模擬分析方法，為復雜高強度鋼熱應力成型結構進行高頻感應彎板溫度場、應力的分析提供了理論依據和指導，促進了有限元