【摘要】：金屬板材的加工成形是船舶,汽車,航天工業(yè)中至關(guān)重要的一環(huán)。隨著我國提出“中國智造2025”,船舶制造業(yè)也需要與時俱進,對現(xiàn)有的工藝和加工環(huán)節(jié)進行一定的革新。目前,船舶行業(yè)對金屬板材的加工一般采用的辦法是水火彎板。而對水火彎板的研究則一般都是圍繞中厚度的曲面鋼板展開的,對于較厚鋼板的水火加工研究則較少。基于此,本文提出了利用螺旋加熱對較厚鋼板進行加工的思路,并對螺旋加熱的成形參數(shù)和關(guān)系模型進行了一定的研究。之后,還利用多元回歸方程和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立了螺旋加熱的關(guān)系模型,該關(guān)系模型可以用于預(yù)報螺旋加熱的成形效果。對于螺旋加熱的成形參數(shù)研究,本文利用ANSYS有限元分析軟件,對螺旋加熱厚板這一過程進行了數(shù)值模擬,提出了螺旋加熱時主要需要考慮的加工工藝參數(shù),并通過總結(jié)歸納大量的ANSYS螺旋加熱仿真案例,研究了螺旋加熱對水火彎板溫度場和變形場的影響,分別討論了加熱縱向速度,螺旋運動角速度,螺旋運動半徑和板厚對板面最高溫度,加熱深度,收縮量,角變形的影響,最后通過正交試驗的辦法確認(rèn)了各個工藝參數(shù)對加工結(jié)果的影響顯著程度。對于關(guān)系模型的確定,本文在研究了螺旋加熱并累積了較多的ANSYS仿真計算案例的基礎(chǔ)上,利用多元回歸方程和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法分別確定了加熱速度,螺旋運動半徑和板厚與鋼板收縮量之間的關(guān)系,從而可以對螺旋加熱所產(chǎn)生的收縮量進行預(yù)報,同時還探究了如何利用預(yù)報模型選用加工時的螺旋加熱工藝參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U671
【圖文】：

（1）加熱位置的局部集中性水火彎板依靠的是鋼板局部升溫產(chǎn)生的熱應(yīng)力和熱應(yīng)變造成整體鋼板變形，這也就是說，區(qū)別于大火加熱，水火彎板的加熱并不是整體的，而是沿表面和厚度方向極度不均勻的。只有在熱源作用的區(qū)域鋼板溫度才會很高，在其他區(qū)域鋼板的溫度并不高。（2）熱過程的瞬時性在水火彎板的加工過程中，熱源和火焰是高度集中的，這將會在短時間內(nèi)把大量的熱量傳遞給待加工的鋼板，鋼板加熱區(qū)域的溫度梯度會因此變得非常大。（3）熱源的運動性水火彎板加工過程中，熱源是移動的，移動的熱源會對鋼板的不同區(qū)域進行加熱，并使鋼板形成不均勻的溫度場。不均勻的溫度場會導(dǎo)致熱應(yīng)力和熱應(yīng)變的產(chǎn)生，從而最終使鋼板變形。（4）工藝方法的特殊性[5]水火彎板加工時的移動路線，冷卻方式都是視具體情況而不同的，這些特殊性會使得被加工的金屬板的溫度分布更加復(fù)雜，從而大大增加了研究工作的難度。

圖 1-2.韓國漢城大學(xué) iCALM 自動水火彎板加工系統(tǒng)Fig 1-2. Line heating automatic system(iCalm) of Seoul National Univertsity日本大阪大學(xué)的科研人員和相關(guān)船舶企業(yè)合作，共同研制了“Linnematic system IHI-a”并已投入實際的生產(chǎn)應(yīng)用了[25]。該系統(tǒng)可以直接定義成的鋼板曲面形狀，并求出該形狀和待加工鋼板之間的差值，通過該差向推導(dǎo)出加工時所需要的各項工藝參數(shù)的大小，并自動確定加工時的路通過多年不斷地研究和改進，目前該系統(tǒng)已經(jīng)有了三個版本，第一個版

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本文編號：2725415