船体外板水火成型工艺参数预报系统设计与实现

为解决船体双曲度外板水火加工成型自动化问题,设计了船体外板水火成型工艺参数预报系统,并得以实现.该系统针对船体外板的设计和生产加工需要,设计了船体外板精确展开计算、水火弯板变形规律数学模型、船体外板水火加工焰道布置优化,船体外板加工用见通数据计算、与Tribon系统的集成连接、系统工程数据库等功能模块,根据系统结构设计流程,应用Visual Basic6.0软件开发了船体外板水火成型工艺参数预报系统.     

Study on the automatic process of line heating for pillow shape plate

1Introduction Lineheatingprocess,utilizingtheoxyacetyleneflame orotherheatsource,iswidelyappliedintheproduc tionofshiphull.Inlineheatingprocess,thearrange mentofprocessingheatingpathsandthedetermination oftechnicalparametersdirectlyinfluencetheefficiency …     

船体外板加工成型自动检测方法研究

应用水火弯板智能机器人测量加工后的钢板表面数据,采用Ferguson曲面模拟钢板曲面;借助参数样条曲线、空间坐标转换及误差分析理论,分别对加工后的钢板横向和纵向成型,及扭曲进行计算,以判别船体曲面外板成型状态,并提供未成型钢板二次加工所需的补火位置及补火量等信息.算例表明,该方法可对加工后的钢板成型情况作出符合工程要求的判别.     

基于计算机视觉的水火弯板线位移测量系统

详细介绍了研制开发的基于计算机视觉的水火弯板线位移测量系统的主要组成与工作原理 ,该系统的成功应用 ,对研究水火弯板成形加工规律、实现水火弯板的机械化及自动化提供了支持     

基于GA和SVM的水火弯板焰道布置优化方法

水火弯板是目前船舶建造中普遍采用的曲型外板加工方法,由于机理复杂,其加工过程参数确定往往依赖于工人的加工经验,难以实现标准化和规范化。文章提出基于遗传算法(GA)和支持向量机(SVM)的水火弯板焰道布置优化方法,以成形曲面和设计曲面之间的形状误差最小为优化目标,将焰道布置优化问题分解成计算最小形状误差和搜寻最佳匹配位置两个问题,并分别运用嵌套GA和SVM来实现这两个问题的求解。实例验证表明该方法能快速高效确定最优的加热线布置方案。     

Numerical prediction and mitigation of out-of-plane welding distortion in ship panel structure by elastic FE analysis

As an application to predict and mitigate the out-of-plane welding distortion by elastic FE analysis based on the inherent deformation theory, a panel structure of a pure car carrier ship is considered. The inherent deformations of different types of welded joints included in this ship panel structure are evaluated beforehand using thermal elastic plastic FE analysis. Applying idealized boundary condition to focus on the local deformation, elastic FE analysis shows that the considered ship panel structure will buckle near the edge and only bending distortion is dominant in the internal region. In order to mitigate out-of-plane welding distortion such as buckling and bending, straightening using line heating is employed. In the internal region, only inherent bending with the same magnitude as welding induced inherent bending is applied on the opposite side of welded joints (fast moving torch). On the other hand, only in-plane inherent strain produced by line heating is introduced to the edge region to correct buckling distortion (slow moving torch). The magnitude of out-of-plane welding distortion in this ship panel structure can be minimized to an accepted level.     

基于统计过程控制理论的张力腿平台有效上浪波高分析

文章以统计过程控制理论(Statistical Process Control,SPC)为基础提出了一种张力腿平台甲板有效上浪高度计算模型,针对海浪波高是随机过程这一不确定因素导致的上浪波高没有确定解的情况,分析计算了波浪谱下的张力腿平台相对运动和有效上浪波高,计算得到了有效上浪波高控制中心均值、下管制限值、上管制限值和相应发生概率。由相同波浪参数下不同波浪谱计算得到的有效上浪波高控制中心均值相同这一结论,发现波浪能量在不同谱之间的分布是相同的,说明波浪能量在时间维度、空间维度和频率维度的分布是一致的。在求解有效上浪波高控制中心均值时,提出了能更好刻画波高在波浪参数下的分布形式的面积均值法,并由此方法计算控制中心均值和上管制限值。以一型张力腿平台为例,针对波浪谱中超过某一发生概率的情况,运用统计过程控制理论和SPC控制图,计算了有效上浪波高控制中心均值、下管制限值和上管制限值,判断随机有效上浪波高是否处于统计控制状态,发现了波浪谱中的发生概率越大,随机有效上浪波高越可控这一规律。比较不同波浪入射角的有效上浪波高控制中心均值,发现了不同波浪入射角对有效上浪波高影响不大、发生概率对有效上浪波高影响较大的规律。最后基于统计过程控制理论计算得到整个有效上浪波高均值、发生概率、下管制限值和上管制限值。提出了在有效上浪波高均值和上管制限值之间结构物会受到交变载荷的作用容易疲劳损伤和腐蚀损伤的建议。结果表明该方法可以对张力腿平台有效上浪波高进行计算,并可推广应用于其它海上结构物的有效上浪波高计算。     

船体外板水火成型智能机器人控制器的研究

针对船体外板水火成型在造船生产中表现出技术性强，难度大，工作环境恶劣，且具有很强特色的一种经验性钢板曲面成型的特点，本文基于船体外板水火成型工艺参数预报系统，设计了该类型特种智能机器人控制器，首先介绍了船体外板水火成型机器人的工作原理及其加工工艺流程，接着描述了该机器人的总体结构及其技术要求，最后就所设计的智能机器人控制器，详细地阐述了其硬，软件系统设计过程，调试结果证明，所设计的智能机器人控制器具有良好的性能，大大提高了船体外板建造质量和速度。     

Analysis of cross effect on inherent deformation during the line heating process – Part 1 – Single crossed heating lines

This paper describes the effect of previous heating on inherent deformation by a subsequent heating line, more specifically, the case of two heating lines intersecting (crossing) each other. The paper has been divided into two parts. In the first part, the case of single crossed heating lines is studied in detail. The second part of the paper, discusses the case of more than one crossed heating lines. The novelty of the work lies in revealing the cross effect and how, factors such as, for example, the heating condition and the plate geometry, influence the resulting inherent deformation of crossed heating. In addition, relationships to easily get these influences are provided. The results are suitable for a wide range of heating conditions and plate thickness.     

船体曲率板感应加热成形工艺研究

[目的]在船舶建造过程中,板材的弯曲成形工艺不仅影响建造成本及周期,而且其成形精度也会影响船舶的水动力性能及其运营成本。[方法]针对船体板材双曲率成形效率低且精度差等问题,首先以感应加热作为热源,实现热弯成形,得到典型的帆形曲率板;然后通过高效的热?弹?塑性有限元(TEP FE)计算及基于弯曲力矩的弹性有限元计算,再现板材双曲率热弯成形的力学响应;同时,研究感应加热过程工艺参数影响板材弯曲成形的力学机理,提出线性逼近迭代二分法,实现板材热弯成形中加热位置和热源移动速度等工艺规划,并进行板材热弯成形过程及参数的有限元计算验证。[结果]结果显示,采用基于规划的工艺参数计算分析所得面外弯曲变形与目标曲率板的弯曲形状相当吻合。[结论]研究结果验证了线性逼近迭代二分法在实际工程应用中的可行性和准确性,并为曲率板成形工艺的优化提供了新的解决方案。     

某型船用橡胶-金属环减振性能优化分析

以离散变量优化法、多目标优化法为基础,在OptiStruct软件中对橡胶金属环参数进行优化设计;结合优化理论及优化软件,制定出适用于联轴器这类大型复杂装置的性能结构优化方法,不但能够精确计算得到装置参数的具体优化数值,还能据此进行装置各部件形状结构及尺寸的改进;没有数据转化及因此造成的信息丢失等失真情况,对于优化算法的结果应用于实际装备提高装备的各项性能具有重要意义,对改善系统动态性能,降低系统的振动噪声,为联轴器的科学设计提供理论和实验依据。     

水火弯板厚度方向温度场参数研究

温度场作为水火弯板变形的主要边界条件,其规律一直是水火弯板机理的研究重点.文章通过对水火弯板厚度方向温度场的研究,提出以变形标称温度、加热深度、加热面积等参数来描述厚度方向温度场,并对这些参数同变形场参数之间的关系作了一定的研究.     

水火弯板变形的描述方法

在分析了角变形、线变形描述法和位移场描述法的基础上，提出了水火弯板变形的整体描述法。实验及有限元计算表明，水火弯板的变形非常复杂，一般所用的角变形线变形描述过于简单，不能精确描述水火弯板的变形场。用位移场描述水火弯板的变形又因计算结果的复杂性而难以实现。如果从整体变形角度考虑，水火弯板的变形可以用变形后的上下表面形状、平面内的扭曲变形、沿板宽变化的横向收缩及沿板长变化的纵向收缩全面描述，并可进一步由计算结果得出合适的曲面方程及收缩变形函数。     

基于最小偏差法的集装箱船船型优化

根据最小偏差法原理，建立了西江中小型集装箱船主要要素的多目标优化数学模型，运用遗传算法对该模型进行多目标优化。算例结果表明所建立的模型可行，能找到全局最优解，并在最优解基础上设计了实船。     

Experimental investigation of nonlinear dynamic tension in mooring lines

Mooring lines are one of the most important parts of spar platforms. In this work, experimental investigation was carried out to obtain the dynamic tension and discover the nonlinear characters while a mooring line transfers from taut to taut–slack. Results show that, when system parameters change, the mooring line system may transform from one steady state to another, accompanied by tension skip that is 5 times the former steady tension and twice the latter steady tension. Such skip tension may result in platform breakage. For the entire cable structure, the effects of system parameters are very important and need further theoretical research. The presented research lays the foundation for further studies on this transforming mechanism and for optimization of engineering designs.     

鞍形板水火加工工艺参数预报方法研究

利用氧乙炔焰或其他热源的水火弯板工艺,广泛应用于船体外壳的建造.本文应用鞍形板水火加工工艺参数的数学模型,结合曲板成型所需局部收缩量的理论计算结果,进行了鞍形板水火加工工艺参数预报方法的研究,并在此基础上建立了预报系统.该预报系统能够给出鞍形板加工焰道的合理布置方案和加工工艺参数.通过算例证明该系统具有工程使用价值.     

Design of convex hull plate forming by pure line heating

This paper presents a ship-hull plate forming way by pure line heating. The heating lines forming the required bending angle is determined by curvature analysis method. Heating along the calculated heating lines results in bland plate with initial transverse curvature. Then, the plate with desired convex shape can be obtained by heating in the longitudinal edge. This is the whole forming process by pure line heating. This paper presents a method of plane development for ship-hull plate with B-spline surface representation, and provides the shrinkage heating lines in the forming process. This forming way would facilitate temperature control and make plate forming automatically easy.     

绿色35,000吨散货船船体线型优化及设计研究

本文针对新一代绿色环保船型研发的需求,在已有性能较为优良的35000吨散货船的基础上,对船体线型作进一步的优化设计。利用势流计算原理及粘性流计算原理分别对船体周围流场特性进行计算分析,结合在船体线型设计方面的经验对原船线型作进一步的改型优化,并通过水池模型快速性试验验证获得了更为优良的船舶线型。经对线型改型优化,既降低了阻力又提高了推进效率,总的节能效果可达9%。说明线型改型优化已取得了较为明显的效果。此外,采用粘性流计算原理进行数值计算应较势流计算原理更为全面合理。特别对原来快速性能已较优良,方形系数CB较大的船型来说,采用粘性流的计算分析法能获得更为合理的结果。     

确定焊接反变形的数值模拟及规律分析

焊接接头附近局部的加热及冷却使被焊结构产生残余应力及角变形.目前在船厂精度控制中,通常采用构件焊接后对某些部位进行火工校正的方法来控制残余角变形.文章提供了另外一种有效控制结构残余角变形的方法:对结构焊前施加弹性的反向变形.利用热弹塑性有限元法来模拟结构的焊接过程,并对不同板厚、不同热源的结构分别进行数值模拟,最终确定焊接结构的弹性反变形规律:焊接前施加弹性反变形的结构在焊接后角变形趋于零.     

基于小波变换的船体NURBS曲线光顺方法

曲线曲面光顺是CAGD/CAD研究重点,常用光顺方法有选点法和优化法。首先对光顺进行分类定义,提出了数学光顺、物理光顺和功能光顺的概念。其次,由于小波变换的优良特性,针对船舶型线的特点,引入NURBS的K次有理基函数作为小波尺度函数,利用小波变换对船体型线(半宽水线)进行了光顺,实现了曲线的数据压缩和光顺的目的。该方法的有效性和合理性已被实验证明。