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.     

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.     

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。     

移动式平板感应加热磁热耦合的数值模拟

  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。     

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.     

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。     

船用钢板感应加热生热特性研究

基于ANSYS有限元软件,以SC单回路感应器为热源,建立船用钢板感应加热的三维有限元数值模型,并对感应加热过程中钢板的涡流功率分布和升温过程进行分析.研究表明,在加热钢板过程中,感应器轴线方向上涡流生热区域的扩散和最高生热区域的转移导致主要加热区域略微偏离钢板成形的加热线;涡流生热区域向钢板厚度方向的扩散受电磁特性的影响,无法使整块钢板都直接生热;钢板上表面加热过程可分为3个阶段,虽然升温速度逐渐放缓,但在温度接近居里温度时会迅速上升.     

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...     

感应加热板材成形的有限元分析及工艺规划

采用新型便携式感应加热设备对8 mm船板钢进行热弯成形试验;基于热-弹-塑性和弹性有限元计算,预测感应加热面外的弯曲变形,与测量数据基本吻合。同时,考虑到试验成本高昂,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;通过回归分析拟合出感应线圈移动速度与板材弯曲角度之间的数学关系。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,并对其进行验证。     

水火弯板工艺参数和角变形关系的有限元分析

对于完全采用水火弯板成形船体板的情况,根据要加工形成的角变形量给出合适的工艺参数是水火弯板成形系统必须解决的问题.为了确定工艺参数,必须探索加热条件和角变形之间的关系.为此,文章提出了利用小板的变形来研究大板变形情况的相似性规律,并且用体功率模型来综合地考虑火焰速度、火焰有效功率、火焰作用半径和钢板厚度对角变形所引起的综合作用.基于这些分析方法,利用三维有限元法分析热源气体流量和热源速度对于不同厚度钢板的成形关系.     

基于有限元分析法的船舶上层建筑振动性能研究

上层建筑振动是影响船舶整体稳定性的主要因素,所以对其进行有效分析具有重要的现实意义。本次针对以往基于经验公式建立软件程序来计算上层建筑振动频率,存在精度不足的问题,提出一种有限元分析方法。利用有限元分析法进行船舶上层建筑振动性能研究主要分为两部分:先是选定船舶参数,利用利用Ansys软件进行上层结构有限元建模;后是对该模型进行求解,计算船舶上层建筑振动频率,实现振动性能研究,并与基于经验公式软件程序法进行对比,得出有限元分析法精度更高,结果更接近真实值。     

基于有限元分析的船舶耐碰撞结构设计

耐碰撞设计是船舶结构设计中的关键部分,船舶发生碰撞会引起结构损伤,严重的还可能导致船只沉没等事故。船舶碰撞过程是一个多学科综合问题,涉及了材料力学、结构动力学等众多知识,同时,碰撞过程也具有非线性特征。因此,船舶耐碰撞结构设计是一项研究的难点。近年来,有限元分析技术在船舶结构设计领域逐渐广泛应用,基于有限元的建模和仿真技术提高了船舶结构设计的水平。本文基于Ansys有限元软件,对船舷侧结构建立有限元模型,并进行数值模拟和仿真分析。     

带自由面流体运动的拉格朗日有限元分析

介绍了拉格朗日描述下的非定常不可压缩带自由面流体运动的有限元分析.在时间积分中采用速度修正法,采用速度修正分步法不仅可以让速度和压力均采用同阶插值函数,而且可以使算法变得更简单.用四边形单元对所求区域加以划分,并借助于Galerkin加权余量法导出相应的有限元方程组.通过实例计算,阐明了用该方法来分析带自由面流体运动的有效性及其实用性.     

不连续问题的扩展有限元法分析

改进的扩展有限元不需要经过后处理可以直接求得应力强度因子,从而为动态不连续问题的分析提供了便利.研究表明:不连续区域附近的积分方案,特别是裂尖区域的积分方案,对结果精度影响很大.文中采用一种新的积分方案对裂尖和裂缝贯穿单元进行积分,既方便积分,又可以减少计算量.采用改进的扩展有限元模拟了裂纹扩展.对于闭合裂缝,必须考虑缝面间的接触条件;裂缝面间若采用完全接触,得到的结点加强自由度近似为零.由于避免了传统有限元方法中的网格重构,改进的扩展有限元在静态和动态不连续问题分析方面具有广阔的应用前景.     

履带式起重机下车有限元分析方法研究

有限元方法能够较准确模拟工程机械局部受力和变形行为,但前提是采用合适的单元,更重要的是边界条件符合实际工况.针对履带式起重机下车有限元分析中存在的问题,提出了改进的分析方法.通过将单元数量、形状和排列方式进行配合,可以在使用较少单元数量的情况下获得较准确的结果.为了准确施加边界条件,用间隙单元模拟地面和履带的接触;用梁单元模拟回转支撑和固定螺栓,使局部刚度更接近实际情况,并使载荷在车架上的分布更真实.计算时考虑3种工况：起臂、吊载和转弯工况.将应力计算结果与实测值进行对比,大致吻合,证明了方法的可行性.     

基于损伤力学-有限元法的大跨度钢桥梁构件疲劳损伤累积分析

采用损伤力学-有限元全耦合方法分析桥梁焊接构件内的疲劳损伤累积过程,具有明确的物理意义.首先介绍了耦合疲劳损伤分析的基本方法,建立了全耦合疲劳损伤分析的有限元方法过程,并将分析方法和过程嵌入大型通用有限元软件ABAQUS的用户接口里,便于对实际工程结构疲劳损伤累积过程进行分析.采用全耦合疲劳损伤分析方法,对青马大桥关键焊接构件进行疲劳损伤累积分析,结果表明:关键焊接构件疲劳损伤的累积过程具有局部性;疲劳损伤场与应力场之间存在着相互作用;广泛采用的线性米勒准则用于疲劳寿命评估是偏于安全的.这种偏于安全的误差,用于结构的疲劳设计是合适的,但对于在役结构疲劳损伤累积的准确砰估却是不利的.该方法为桥梁结构基于有限元热点应力分析和损伤力学理论进行局部疲劳损伤累积的准确评估提供了可行的方法和理论基础.     

短肢剪力墙的非线性有限元分析

结合某实际工程,运用有限元软件ANSYS对2组6个短肢剪力墙模型进行非线性有限元分析。求出试件应力应变规律,并对比相关试验数据,研究截面形式,肢厚比等对墙体结构行为的影响,为实际工程设计提供理论依据。     

基于有限元分析的船舶结构设计

采用Ansys有限元分析平台构建全船模型,通过插值和网格划分2种方法划分模型网格,并在不同载荷情况下,通过3种力学方程模拟和校核船舶模型的抗损程度以及承载强度,分析船舶结构性能,完成船舶模型结构尺寸优化。结果显示：该方法能够获取不同载荷下船舶不同结构部位的应力分布结果,不同载荷下,船舶首部舱段结构和甲板支撑结构发生显著的应力集中现象,最大发生接近8 cm的变形;对船舶结构尺寸优化后,结构的最大应力不超过应力的上限值400 MPa,整体船舶质量也逐渐发生轻量化。