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。     

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.     

鞍形板感应加热成形的弹性有限元分析

鞍形板是典型的船体双曲度板之一，在使用高频感应加热成形鞍形板的研究过程中，多加热线的感应加热变形预测是钢板感应加热工艺研究的关键技术问题。该文基于固有应变理论和弹性有限元分析方法，通过大量钢板多场耦合的数值计算建立了工艺参数和固有应变的关系数据，以实际的固有应变作为载荷输入参数，应用弹性有限元模型计算多加热线鞍形板的整体变形。鞍形板的弹性有限元分析结果得到的挠度值与实验值一致，计算时间短，计算误差符合工程精度要求。因此，分析结果表明鞍形板多加热线的弹性有限元分析模型可以应用于鞍形板的变形预测。     

钢板局部感应加热收缩量回归及实验分析

针对影响感应加热能量参数的不同组合,利用数值模拟方法探讨了以感应加热为热源进行水火弯板加工局部收缩量与各参数关系的影响规律,得出钢板表面局部收缩量与各加工参数之间的关系;据此对各种参数组合情况下变形实验的测量数据建立回归模型,利用回归分析程序计算分析得到钢板的局部收缩量的回归方程,试验测量与回归计算结果进行分析比较验证,结果令人满意。     

船用钢板高频感应加热热源简化计算方法

[目的]在钢板感应加热的数值计算中,通常采用磁热耦合计算方法。该方法虽然结果准确,但建立的模型非常复杂,且计算需耗费大量时间。为此,[方法]通过计算和理论推导,提出一种高频感应加热热源的简化计算方法,以一个空间函数形式的热源模型来代替复杂的电磁热耦合计算。使用COMSOL Multi-physics软件建立钢板静止式感应加热有限元模型,运用磁热耦合计算方法和简化方法分别计算钢板加热后的温度场,并对采用2种方法得到的温度场分布结果进行比较,以验证简化方法应用到热源模型的可靠性。[结果]结果表明,运用所提简化计算方法得到的热源模型具有可靠性。[结论]相比于磁热耦合的方法,采用热源简化方法计算钢板感应加热过程,可以有效缩短计算时间,且在钢板移动式感应加热的计算中,能很好地解决模型过于复杂、计算时间过长等问题。     

基于水火弯板工艺的钢板感应加热方式对比性研究

为了研究船体曲面钢板感应加热过程的加热方式,利用实验和数值模拟的方法,分析了各自加热过程中钢板的温度及变形量的变化规律.针对非持续式感应加热方法,初步给出最佳加热时间参数.利用罗氏线圈测量加热过程中感应器的电流强度和频率,实验结果和数值模拟结果相吻合,验证了数值模拟计算的准确性.结果表明:合理的分配感应加热的时间参数,选择非持续式感应加热可以达到预期的成型效果,在提高加热效率的同时有效的节约了加热能源.     

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。     

电磁钢板矫平机

外刊报道,挪威研制成了一种称为“泰拉克”(Terac)的空冷电磁钢板矫平机,它能大大改善船厂矫正钢板变形和其他钢结构焊接的工作。该机器由高频变换机、感应加热头和与之相联的高频柔性电缆所组成。工作时电磁力将感应加热头紧吸在甲板或壁板上。感应加热头由压缩空气冷却。这种看起来像真空吸尘器的感应器在被吸的钢板内产生涡流,很快地将170×6mm的制板条形区域集中加热。感应加     

船体板高频感应加热的多场耦合数值分析

针对船体曲面板的感应加热成形过程,基于COMSOL Multiphysics软件建立钢板静止式高频感应加热的二维数值模型.通过数值分析,研究钢板加热和水冷过程中温度场的分布规律和变形情况.结果表明:钢板温度场和板面局部收缩量的模拟结果与实验测量值一致;加热开始后,钢板加热线上的温度很快达到居里点,然后保持稳定;在变化趋势上,上下板面的温差曲线和加热线上的垂向挠度变化曲线相似.     

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。     

钢板感应加热机理及电磁-热耦合场的数值模拟

在船体外板水火成形工艺的实际加工和机械自动化加工试验中,研究发现使用氧-乙炔火焰热源存在很多难以解决的问题和局限,为此本文提出了采用电磁感应加热取代氧-乙炔火焰加热,阐述了感应加热的原理和过程,并利用ANSYS有限元软件对感应加热中的电磁-热耦合场进行了数值模拟,对计算结果进行了相应分析.     

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。     

电磁感应加热矫平工艺在船用薄板中的应用

针对薄板易变形的问题,通过采用分段变形控制方法降低薄板矫平难度,分析薄板火工矫平存在的问题、对比电磁感应加热矫平及火工矫平原理,采用两种矫平方法的典型薄板总段试验表明,电磁矫平更适合用于客船6 mm及以下薄板整体矫平,总结了电磁矫平作业原则。     

三维移动式钢板高频感应加热成形电磁-热-力全耦合有限元建模研究

文章基于ANSYS-APDL语言,建立了三维移动式钢板高频感应加热成形电磁—热—力多物理场耦合有限元模型,并使用线圈单元选取法实现了感应线圈热源模型的移动。文中采用此模型研究了Q345钢板在不同加热功率下的变形情况,得到如下结论：钢板加热时受热不均匀,加热区上下表面温差很大最后阶段出现端部效应;随着加热功率的增大,钢板表面瞬时最高温度也增大;加热过程中钢板最大压应力出现在上表面加热区前端,最大拉应力出现在钢板上表面加热区的前方;冷却后钢板最大压应力出现在加热线末端,最大拉应力出现在加热线中段区域;开始时加热区上翘,已加热区冷却下凹,当热源接近末端时,已加热变形区上翘,钢板经过冷却后,整体下凹;随着加热功率的增大,加热区域Y方向变形 Uy越大,钢板弯曲角度线性增大,曲率半径先减小后趋于定值;改进后模型的模拟结果与相同实验参数下的实验结果基本吻合,与传统模拟方法相比更接近实验结果。     

单曲率船体外板电磁感应加热弯曲成型工艺规划

以18.000 mm厚的船用AH36钢板为研究对象，开展电磁感应加热弯曲成型试验并测量板材的瞬态温度，采用手持式三维扫描仪获取板材点云数据，利用后处理软件得到板材面外弯曲变形云图。基于热-弹-塑性有限元分析，模拟板材电磁感应加热弯曲成型过程，温度和面外弯曲变形计算结果与测量数据较吻合，验证建立的数值模型的准确性。基于高通量的有限元分析，建立热源移动速度与横向弯曲角度的数学关系。针对单曲率板材，提出内接折线法和外切折线法拟合板材弯曲形状，给出相应的板材加热线位置和热源移动速度等工艺参数，进行热-弹-塑性有限元分析。计算结果表明，由提出的两种方法得到的面外弯曲变形均与目标曲率板的弯曲形状相吻合，证明内接折线法和外切折线法应用于实际工程的可行性。     

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。     

高频感应热源应用于水火弯板工艺的可行性研究(英文)

The purpose of this paper is to investigate the feasibility of high-frequency induction heat for the line heating process through a series of experimental studies and numerical calculations. The results show that the heating temperature of induction heating meets the demands of steel plate bending, and the deformation of a steel plate heated by induction heating can achieve the same effect as flame heating. Meanwhile, the finite element model of moving induction heating of the plate is developed, and the comparison of the residual strain fields and transverse shrinkage between these two kinds of heating shows that great similarity has been achieved.     

电磁力辅助线加热成形的加工温度优化分析

在船体外板线加热成形的过程中,利用电磁力促进钢板成形,可以提高钢板的成形效率和成形精度,此方法称为电磁力辅助线加热成形工艺.采用数值仿真手段对这种新工艺进行分析,在建立多物理场耦合的三维有限元模型的基础上进行模拟计算,研究了钢板表面温度对电磁力辅助钢板成形效果的影响,并对电磁力的辅助成形效果和钢板表面温度之间的关系进行了优化分析.     

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.     

Study of automatic designing of line heating technique parameters

1Introduction Lineheatingisashellplateheatprocessingmethod usedinshipbuildingproduction.Itisacomplexand difficulttechnique,mainlyusedindoublebending shellplateforming.Becausetherearemanyinfluence factorsinplateforming,theinfluencedisciplineis hardtopredic…