固有应变法在钢板三角感应加热变形计算中的应用

针对辊弯板多加热线的三角感应加热变形计算难题,提出基于固有应变法的弹性有限元计算方法,根据钢板感应加热的实验,数值分析固有应变的分布规律,结果表明,辊弯板在进行多条加热线加热后,钢板挠度值的计算结果和实验结果一致,而且计算时间短。基于固有应变的弹性有限元分析能够克服钢板热弹塑性模型在进行多加热线模拟时的计算难题,可以应用于钢板多加热线感应加热过程的整体变形计算。     

基于线性逼近的感应加热弯曲成形工艺及其应用

采用高频感应加热装置进行热弯成形试验，得到典型的单曲率板。通过高效的热-弹-塑性有限元计算，再现板材热弯成形的温度场特征和力学响应。同时，研究感应加热过程中的工艺参数对板材弯曲变形的影响，提出线性逼近迭代二分法和迭代0.618法，确定板材实际加热中的加热线位置和感应加热速度，并对其进行有限元分析。研究结果表明：采用规划的工艺参数进行热-弹-塑性有限元分析，得到的面外弯曲变形和面内收缩均与目标曲率板相吻合；线性逼近迭代二分法和迭代0.618法应用在感应加热单曲率热弯成形中具有良好的可行性和准确性，可供曲板热弯工艺的规划参考。     

多加热线对钢板感应加热变形的影响

在船体曲面板的水火弯板工艺中,钢板表面一般布置有多条加热线,然而,加热线间距对于钢板变形的影响一直是该工艺的研究难点.为此,以2条平行加热线的钢板感应加热变形为研究对象,采用试验和数值计算相结合的方法,研究加热线间距对于钢板变形的影响.结果 表明,当加热线间距大于200 mm时,加热线之间的相互影响可以忽略.     

固有应变的概念及其在船舶建造中的应用

本文阐述了固有应变的基本概念及影响因素,介绍了以固有应变为基础的弹性板单元有限元残余变形预测法。通过典型船体结构的焊接变形预测和船板的热应力弯曲成形变形计算的实例,验证了固有应变为基础的弹性板单元有限元残余变形预测法在船舶工业中应用的可行性。     

50 000t级多用途船货舱双层底结构焊接变形预测

预测双层底船体结构单元的焊接变形,对于船体结构制造工艺设计和精度控制具有重要意义。以50 000 t级多用途船为对象,通过大量的计算和实测建立了船体结构焊接的固有应变数据库,整理得到了一个简化的以板厚为参数的固有应变计算公式,运用基于固有应变的弹性有限元分析的焊接变形预测专用软件WSDP,对第6货舱的双层底结构焊接变形进行预测,预测结果与实测结果具有良好的一致性,所建立的固有变形数据库以及简化计算公式的实用性得到验证。     

基于高频感应加热的船用钢板材弯曲成形

在船舶建造过程中,高频感应加热是实现船体板材高效高精度弯曲成形的重要方法。首先采用25 kW新型高频感应加热设备,进行不同感应加热过程及工艺的试验,得到典型弯曲形式的船体外板(马鞍型和帆型)。同时,采用三坐标定位仪进行面外弯曲变形的测量和曲面重构,得到试验板材面外弯曲变形的分布和数值。通过热-弹-塑性有限元分析与弹性有限元分析两种方法,计算预测板材在高频感应加热作用下的面外弯曲变形,两种数值方法预测的板材面外弯曲变形趋势和数值与测量结果比较吻合,且在弹性有限元分析中,计算机资源消耗少,计算结果精度高。     

基于高频感应加热的船用钢板材弯曲成形

在船舶建造过程中,高频感应加热是实现船体板材高效高精度弯曲成形的重要方法。本文首先采用25KW新型高频感应加热设备,进行不同感应加热过程及工艺的实验,得到典型弯曲形式的船体外板（马鞍型和帆型）。同时,采用三坐标定位仪进行面外弯曲变形的测量和曲面重构,得到实验板材面外弯曲变形的分布和数值。通过热-弹-塑性有限元分析与弹性有限元分析两种方法,计算预测板材在高频感应加热作用下的面外弯曲变形;两种数值方法预测的板材面外弯曲变形趋势和数值与测量结果比较吻合,且在弹性有限元分析中,计算机资源消耗少,计算结果精度高。     

水火弯板梯形加热变形机理研究

水火弯板热成形方法通过对钢板的加热和冷却来实现板的变形,达到符合要求的曲面形状,是目前国内外主流船体外板加工方式。梯形加热是一种新型的加工方式,本质上属于收边加热,是收边加热工艺当中板边加热面积最大的一种成形方式,成形效果好。基于Ansys有限元仿真软件,在单加热线和"双重"加热线研究的基础上,对梯形加热的温度场和变形场进行研究,得出一系列温度场和变形场的计算结果,为预测梯形加热工艺的变形和将来实现水火弯板自动化加工奠定一定的研究基础。     

钢板局部感应加热的有限元分析

针对水火弯板的感应加热进行了有限元的模拟，根据磁——热——变形的模拟耦合分析原理，选取合理的参数，选用Ansys软件建立有限元模型，并结合实验，探讨了感应加热的各个参数对于船用钢板水火变形的影响。通过数值模拟计算与试验测量结果进行分析比较验证，为后续研究提供了有价值的参考。     

线加热实现枕型船体外板成形的弹性有限元分析

基于固有变形理论和弹性有限元分析,以氧-乙炔火焰加热的固有变形为输入参数,应用弹性有限元分析预测船体板材的面外变形;对比两种不同加热模式下板材受热弯曲成形的效率。研究分析表明,弹性有限元分析可高效地预测板材成形的效果,且从边缘到边缘的平行线加热模式,更有利于板材的弯曲成形。     

船体艏艉板水火加工主要变形影响参数及规律研究

加热线间距是艏艉板水火加工成形的一个重要变形影响参数。随着加热线间距减小，将引起相邻温度场之间的复杂耦合，导致对局部变形产生较大影响。运用ANSYS有限元分析软件，对船体艏艉外板水火加工过程进行了数值模拟，分析了加热线间距对局部收缩量的影响规律。并通过实验验证了计算结果的可靠性。     

大型邮轮薄板感应加热矫平研究

为了控制大型邮轮建造过程中的薄板结构焊接变形，开展薄板矫平研究。水火弯板作为船厂最常见的甲板矫平方式不适用于邮轮薄板矫平，因此引入了感应热矫平方式。文章首先介绍了感应热矫平的机理及矫平电源关键参数理论计算方法，并进行现场试验，验证了感应矫平的效果并提出了当前工艺的不足。然后通过试验方法，确定AH36薄钢板的材料性能，并以此为基础，通过有限元仿真方法模拟感应加热矫平过程。现场试验和仿真研究直观展现了感应加热矫平效果以及矫平过程中的磁场分布、钢板温度变化和塑性变形。同时，形成了矫平电源关键参数理论计算方法以及感应加热矫平仿真计算方法，为后续优化感应矫平工艺奠定了基础。     

Tendon Force 的概念及计算方法

Tendon Force的概念最早由White提出，它可以理解为焊接接头中的固有应变所产生的固有应力的积分值。Tendon Force的研究，在以固有应变理论为基础的弹性有限元法预测大型复杂结构的焊接变形，以及热应力弯板成形中，具有重要的意义。本文阐述了Tendon Force的概念，提出了Tendon Force的计算方法，在此基础上，通过热弹塑性有限元分析得到了Tendon Force与输入能量的关系式。     

钢板弯曲工艺中的高频感应加热过程数值分析

作为电磁感应热源应用于船体板水火弯板工艺的一项基础研究,首先阐述了钢板感应加热的磁热耦合理论,然后利用ANSYS软件代码开发了钢板感应加热的有限元模型.数值计算结果和实验结果相一致,并得出了钢板感应加热过程中的电磁场分布规律和和温度随时间的变化规律,计算结果符合感应加热的特征.     

基于插补原理的船体复杂曲面加热线布置方法

船体曲面成形技术是船舶加工过程中重要的环节。如何更好更快实现船体复杂曲面加工,一致以来备受国内外学者的关注。本文借鉴插补原理,对传统船体复杂曲面加热线布置进行了优化设计,得到了圆弧形板、s形板、帆形板和马鞍板的加热线。采用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件,分析四种加热线下钢板变形情况,并通过实验检验了插补形式下的船体曲面成形效果。结果表明：(1)插补算法得到的船体曲面加热线路程比传统加热线路程节约75%以上。(2)对有限元计算位移进行曲面拟合,得到的预测模型与实际船体曲面基本一致。(3)实验了四种曲面加热线,并将有限元预测位移与实验进行对比,二者误差在6%以内,有限元计算与实验结果基本吻合。该方法降低加工时间,提高加工效率。     

船用大型焊接结构的焊接变形预测实例

对船体结构中常见的焊接接头在焊接过程中的力学行为进行了热弹塑性有限元分析,确定其固有应变与热输入的关系。在掌握固有应变规律的基础上,应用固有应变焊接变形分析软件,对低温储罐结构的焊接变形进行了预测。表明采用基于固有应变的弹性板单元有限元法,能够对大型船体结构进行焊接变形预测。     

钢板移动式感应加热过程工艺参数分析与局部变形预测

针对钢板移动式感应加热成形问题,采用正交试验分析得出影响钢板感应加热的主要因素是加热速度和空气间隙,并利用数值模拟分析这两个工艺参数与钢板变形之间的关系。结果表明,加热速度和空气间隙会影响加热深度,进而对横向收缩量、横向角变形和垂向位移有显著的影响。最后,在数值计算样本的基础上推导横向收缩量的回归数学模型,发现回归模型的计算值与试验值之间的相对误差在工程允许范围内,证明回归模型的计算结果可靠。     

固有应变等效载荷法预测复杂结构的焊接变形

采用固有应变等效载荷法,对复杂船体分段结构的焊接变形进行模拟预测。将获得的固有应变在焊接固有应变区进行积分,把积分得到收缩力和收缩力矩定义为等效栽荷,确定等效戢荷的加栽区域及方式,运用有限元软件ANSYS,对焊接构件进行一次弹性有限元分析求解出结构的焊接变形量大小。文中以散货船的双层底分段结构为对象,采用固有应变等效载荷法对其进行焊接变形预测,计算结果表明,预测结果和实测结果具有良好的一致性,且计算时间短。     

感应加热板材成形的有限元分析及工艺规划

通过感应加热实现板材的热弯成形，具有精准控制、安全便捷等特点。本研究采用新型便携式感应加热设备，对8mm船板钢进行热弯成形试验；并基于热-弹-塑性及弹性有限元计算，预测感应加热面外弯曲变形，与测量数据基本吻合。同时，考虑试验成本高昂，通过大通量的有限性计算，建立感应加热参数与板材弯曲的数据库；并通过回归分析，拟合出感应线圈移动速度与板材弯曲角度间的数学关系。当板材弯曲曲率相同时，通过线加热位置的迭代二分法，可线性逼近板材的目标弯曲形状，进而快速规划加工工艺，并进行了验证。     

预测角焊缝角变形的剪切固有应变法

基于一系列有限元数值实验,提出了角焊缝剪切固有应变分量的抛物面分布模型,并总结出模型表达式中各待定参数以及整体修正系数的经验公式.在此基础上,进一步提出了一种用于预测角焊缝角变形的线弹性简化方法,即剪切固有应变法.对T形接头和加筋板的角焊焊接实验证实了该方法对角焊缝角变形的预测结果具有一定的工程价值.