火焰彎板成形的數(shù)值模擬.pdf

1、火焰成形加工工藝已成為造船生產(chǎn)流程的瓶頸，從而引起了人們的關(guān)注。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)船體復(fù)雜曲面鋼板自動(dòng)火焰成形的課題都進(jìn)行了大量的研究，目的就是為了實(shí)現(xiàn)該加工過程的自動(dòng)化。本文的工作就是基于這樣的背景開展起來(lái)的。 通過對(duì)國(guó)內(nèi)外研究工作的分析可以看出，火焰成形研究的關(guān)鍵問題是火焰成形加工中以特征參數(shù)表示的溫度場(chǎng)規(guī)律及變形場(chǎng)規(guī)律，而研究的核心則是通過理論計(jì)算、數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)或總結(jié)經(jīng)驗(yàn)等方法來(lái)得到溫度場(chǎng)特征參數(shù)與變形影響參數(shù)間的關(guān)系。

2、 分析了包括熱源模型、單加熱線下的溫度模型及變形場(chǎng)模型在內(nèi)的整個(gè)火焰成形過程的數(shù)學(xué)模型。熱源模型主要介紹了氧乙炔焰沖擊射流對(duì)流換熱的基本方程、邊界條件，熱流密度的半解析解、經(jīng)驗(yàn)公式及高斯分布的熱流密度模型。溫度場(chǎng)模型討論了單加熱線條件下的移動(dòng)熱源溫度場(chǎng)問題的基本方程和邊界條件。變形場(chǎng)模型則分析了線移動(dòng)熱源作用下板的三維瞬態(tài)熱彈塑性變形的數(shù)學(xué)模型。這些模型是火焰成形溫度場(chǎng)及變形場(chǎng)計(jì)算和分析的理論基礎(chǔ)。 在上述數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上

3、，分析了火焰成形過程的溫度場(chǎng)，在材料的熱物性和邊界換熱條件隨溫度變化的情況下，用有限元法進(jìn)行了三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)的數(shù)值分析，得出了加工過程中任意時(shí)刻鋼板內(nèi)的溫度分布。并根據(jù)有限元計(jì)算及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了火焰成形溫度場(chǎng)的特征參數(shù)。 在分析了火焰成形溫度場(chǎng)分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，建立了火焰成形變形場(chǎng)的有限元計(jì)算模型。然后根據(jù)不同加工參數(shù)下的有限元計(jì)算結(jié)果，對(duì)火焰成形的溫度場(chǎng)及變形場(chǎng)作了初步分析，討論了殘余位移及殘余應(yīng)變?cè)谡麎K板上的分布特性。