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船用钢板线热加工的数值模拟及其影响参数研究

作　者: 鲁鹏
导　师: 赵耀
学　校: 华中科技大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 线热加工焊接线加热成形数值模拟影响参数
分类号: U671.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 6次
引　用: 0次
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内容摘要

线热加工是船用钢板加工中最为重要的工艺之一，其内容主要包括焊接、热切割、线加热成形以及线加热矫正等等。随着造船技术的发展进步，线热加工的自动化研究愈来愈受到人们的关注。为了实现船用钢板线热加工的自动化，开展线热加工的数值模拟及影响参数研究显得十分重要。船用钢板线热加工是一种复杂的加热和冷却的过程，各加工工艺的力学机理比较相似，仅在加热温度上有所区别，其中焊接和热切割的温度较高，线加热成形和矫正的温度相对较低。因此可以采用相似的数值模拟方法对船用钢板的线热加工开展研究。基于上述原因，本文选取焊接和线加热成形两种典型的线热加工技术为研究对象，开展了船用钢板线热加工的数值模拟及其影响参数的研究。首先，对船用钢板线热加工的数值模拟方法进行研究，采用数值模拟的方法计算了典型焊接接头的温度场和应力应变场结果，分析了网格尺寸及划分方式对线加热成形计算精度的影响。然后，开展焊接试验，测量焊接过程中的温度场、焊接收缩变形和角变形以及焊接残余应力的大小和分布。通过比较试验结果和仿真结果，验证数值模拟方法的有效性和准确性。之后，采用数值模拟的方法研究了边界条件对焊接残余应力的影响。结果表明约束位置和换热边界对残余应力的影响较小，但约束方式对残余应力的影响较大。最后，对线加热成形的各参数如热源参数和残余应力进行阐述，并分析上述参数对线加热成形中塑性应变的影响，为线加热成形自动化研究打下一定的基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 选题背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-14
  1.3 本文的主要工作  14-17
2 船用钢板线热加工的数值模拟  17-35
  2.1 船用钢板线热加工  17-18
  2.2 线热加工的数值模拟方法  18-20
  2.3 焊接数值模拟  20-26
  2.4 线加热成形数值模拟  26-33
  2.5 本章小结  33-35
3 数值模拟方法的试验验证  35-49
  3.1 焊接试验原理  35-38
  3.2 焊接试验步骤  38-40
  3.3 焊接试验结果  40-45
  3.4 试验结果与仿真结果的比较  45-47
  3.5 本章小结  47-49
4 边界条件对焊接残余应力的影响  49-57
  4.1 边界条件的计算工况  49-51
  4.2 约束方式的影响  51-53
  4.3 约束位置的影响  53-55
  4.4 换热边界的影响  55-56
  4.5 本章小结  56-57
5 船用钢板线加热成形的影响参数分析  57-72
  5.1 线加热成形的影响参数  57-62
  5.2 热源参数对线加热成形的影响  62-68
  5.3 残余应力对线加热成形的影响  68-70
  5.4 本章小结  70-72
6 总结与展望  72-75
  6.1 全文总结  72-73
  6.2 展望  73-75
致谢  75-76
参考文献  76-81
附录攻读硕士学位期间发表的论文  81

船用钢板线热加工的数值模拟及其影响参数研究

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