船舶艏艉板水火加工技术研究

论文摘要

船体复杂曲面外板大多是由三维不可展曲面构成,将平面钢板加工成船体曲面形状,需要对其进行水火加工达到成型要求。目前对船体外板水火加工自动化方法的研究主要集中在挠度较小的大型曲面钢板。主要包括船体中部和靠近艏艉部的大多数外板。这类外板由于挠度较小,面积较大,布置的加热线间距往往较大,因此在研究中通过采取适当合理的简化,忽略一些次要因素,取得了一些能够满足工程精度,达到工程应用水平的成果.而对于船体艏艉部的外板,具有挠度大、面积较小、加热线布置紧密甚至交叉的特点,影响因素的考虑和变形规律的分析将会复杂的多,研究起来更加困难。本文以船体艏艉外板的水火加工过程为研究对象,利用有限元模拟计算与实验相结合的方法,对水火弯板过程进行了三维瞬态数值模拟。针对船体艏艉外板水火加工中的加热线到板边的距离、加热线间距、以及钢板横向曲率半径三个重要变形影响参数对变形的影响规律展开了研究,然后选择典型情况进行实船板的实验,验证了有限元计算得出的规律的可靠性。通过有限元模拟计算,我们得出了上述三个重要参数对变形的数值计算的影响规律。实船板实验得出的规律与有限元模拟得到的数值计算的规律比较吻合。影响规律的获得,对船体艏艉外板水火成型工艺参数优化设计有着重要的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 船舶艏艉板水火加工工艺简介
• 1.2 工程背景及意义
• 1.3 水火弯板工艺的国内外发展现状
• 1.4 本文研究的主要内容和方法
• 2. 艏艉板水火加工有限元分析理论基础
• 2.1 有限元法简单介绍
• 2.2 ANSYS软件介绍
• 2.2.1 ANSYS的特点
• 2.2.2 软件的结构
• 2.3 水火弯板应力应变分析理论
• 2.3.1 屈服准则
• 2.3.2 流动准则
• 2.3.3 强化准则
• 2.3.4 热弹塑性理论
• 2.4 本章小结
• 3. 艏艉板水火加工温度场和应力数值模拟
• 3.1 建模
• 3.1.1 几何模型的确定
• 3.1.2 材料特性参数
• 3.1.3 确定单元类型
• 3.1.4 划分网格
• 3.1.5 确定热源模型
• 3.2 移动热源的处理
• 3.3 温度场、应力求解
• 3.3.1 时间步长的确定
• 3.3.2 边界条件的处理
• 3.3.3 热源加载
• 3.4 验证模型的可靠性
• 3.5 本章小结
• 4. 艏艉板水火加工中的板边影响问题分析
• 4.1 板边问题的数值模拟
• 4.2 结论
• 4.3 小结
• 5. 艏艉板水火加工中加热线间距对收缩量的影响问题分析
• 5.1 加热线间距影响问题的数值模拟
• 5.2 结论
• 5.3 实验验证及结果误差分析
• 5.4 本章小结
• 6. 艏艉板水火加工中曲率半径对收缩量的影响问题分析
• 6.1 曲率半径对收缩量影响的数值模拟
• 6.2 结论
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢