船体外板“双重”线加热成形研究

文章在“单”线加热的机理研究基础上,重点对“双重”线加热进行有限元分析,对其温度场和变形场进行了大量基于ANSYS的数值计算,并与“单”线加热进行了比较。仿真结果说明“双重”线加热能有效提高船体外板的成形效率,非常适合加工大变形的船体外板。     

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.     

船用高强度钢焊接冷裂纹的形成和预防

介绍了船用高强度钢的成分、性能特点。分析其焊接过程中冷裂纹的形成、形式．以及影响其形成的几个因素和相应的预防措施。例举了某40mm厚E36钢的焊接工艺。     

船用高强度钢Q355的激光复合焊接工艺的探究与优化

在船舶制造过程中,为使船体达到足够的强度,需要使用强度级别较高的Q355钢,这种钢材的屈服强度为355 MPa。由于强度过高,采用常规的方法进行焊接时,尽管能够达到船级社的要求,但在实际操作中发现,焊接件表面会出现各种质量缺陷,这在一定程度上导致焊接质量下降。激光复合焊接是一种先进的技术工艺,通过该工艺对Q355钢进行焊接,能够避免上述缺陷,并提升焊接作业效率。为发挥出该工艺的作用,应当对其中的关键参数进行优化,从而满足焊接需要。     

船用高强度钢AH36的焊接工艺

随着世界船舶工业的快速发展,船用高强度钢AH36在船舶工业上的应用越来越普遍。基于船用高强度钢AH36在我国船舶建造中还处于发展阶段,而高强度钢的焊接施工工艺方案采用正确与否直接影响到船体焊接质量好坏。本人结合我公司在建50m双体客滚船的现场所遇到的焊接问题,通过对AH36船用高强度钢材料的焊接性分析,总结出一套适合船用高强度钢AH36的焊接工艺。     

高强度钢耐压锥柱壳体焊接残余应力数值分析

高强度钢耐压锥柱壳在工程焊接过程中产生的残余应力对结构的疲劳强度有着重要影响,有必要针对这类壳体的焊接残余应力进行数值分析。在大型有限元软件ANSYS的基础上,开发了相应的焊接程序,对焊接过程中结构的残余应力进行了数值模拟,并将模拟结果与相关的理论统计和实验值进行对比分析,显示这些结果是基本吻合的。在此基础上,对高强度钢耐外压锥柱结合壳体在不同几何和焊接参数下的焊接残余应力进行了三维有限元分析,得到了若干残余应力变化规律。这些结果为高强度钢耐压壳体焊接结构的疲劳强度计算提供了可靠的依据。     

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。     

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。     

船体钢板线加热成形原理及生产自动化

石川岛播磨重工（IHI）成功地将有限元方法应用于热成形（thermal forming）或线加热成形（line heating）原理分析,借助于计算机辅助控制的全自动线加热成形机,造船使用的船体钢板．能精确、高效地弯成任意曲面,弯板生产的自动化成为现实,已成功应用于实船建造。现有的水火弯板工艺是船厂常用的钢板成形方法,涉及的设备少,高度灵活和有效。但是,它高度依赖有经验的技术工人、加工精度不易控制,从而使中间产品的精度不高,影响后续船体分段装配工作。IHI研制的船体钢板自动线加热成形水火弯板工艺（IHI—ALPHA）成功地解决了这些问题。     

船用高强度钢焊接残余应力测量技术研究

本文研究采用纯弯曲梁法对高强度钢X射线弹性常数(XECs)进行了试验测定;研究分析了试件表面电解腐蚀前后以及不同的电解腐蚀深度对残余应力测量结果的影响,分析得到对钢结构表面预处理的操作方法。最后进行了高强度钢平板焊接试板残余应力测量验证试验,并与数据仿真结果进行了比较,试验结果表明：试板焊接残余应力分布与数值仿真结果基本一致;其中有2/3的比对测点的残余应力测量偏差小于±25MPa。     

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...     

基于粗糙-模糊软计算的船板线加热成形加工参数预报方法

提出一种基于粗糙-模糊软计算的建模方法,构造一种基于贴近方向修正的高精度模糊推理算法,通过有限元分析(FEA)建立板材线加热成形工艺信息系统,根据粗糙集软计算获取线加热成形的工艺规律,运用模糊推理实现加工参数的快速准确预报。粗糙-模糊建模适用于线加热成形过程的静态或动态模型的构建,为实现该工艺的智能建模与控制提供一种新的技术手段。     

外板加工样板的数值计算及显示

本文叙述了外板加工样板的数值计算及计算机模拟显示的方法。该方法对外板加工成形自动化技术具有一定的参考价值。     

船用板式换热器混合板片数值分析研究

通过Fluent数值模拟研究了由船用板式换热器不同人字形波纹板片组成的三种模型内部流场及换热过程,得到了压力损失ΔP、平均Nu数随流速的变化情况。分析了不同流速下,三种模型的人字形波纹板式换热器板片的流动和换热特性,并用相关实验数据对数值模拟结果进行了验证。研究结果表明:流速相同时,H-H模型Nu和ΔP值最大,V-V模型Nu和ΔP值最小,V-H模型Nu和ΔP值大小均介于两者之间。Nu和ΔP的数值分别是换热性能及阻力特性的度量。V-H模型以部分换热性能的损失获得了阻力特性的改善。Fluent模拟结果与实验结果一致。     

爆炸破片侵彻钢/陶瓷/铝复合板的数值计算研究

陶瓷复合装甲具有优良的抗弹性能,合理设置复合靶板各层厚度有利于提高其抗弹性能。文章采用非线性动力学程序AUTODYN,模拟了直径为8mm的圆柱形破片对钢/陶瓷/铝复合靶板的侵彻过程,分析侵彻过程中靶板的破坏机理。通过一系列模拟,分析钢面板厚度、陶瓷层厚度以及铝背板厚度对复合靶板抗侵彻性能的影响,研究表明在面密度一定时,减小面板厚度,增加陶瓷和铝背板厚度对复合靶板的抗弹性能有明显提高。     

船体壳板撞击破裂后撕裂特征试验和数值模拟研究

为了研究船体壳板撞击破裂后的撕裂特征,开展了变截面撞头准静态压载船体壳板的模型试验和数值模拟。试验记录了壳板变形、破裂和撕裂过程的损伤模式及其完整损伤过程的撞击力-撞深曲线。通过拉伸试验校核,提出了模拟壳板初始破裂和撕裂失效的数值模拟方法。试验和数值模拟结果的对比分析表明：所提数值模拟方法能准确模拟壳板的完整损伤过程;壳板撕裂失效是由裂纹尖端的拉伸作用引起的,且撕裂过程的撞击力与裂纹数目无关;壳板撕裂过程的弯曲和拉伸作用所吸收的能量较大。本文研究工作对船体结构的耐撞性准确评估具有一定指导作用。     

加筋板的大挠度塑性动力响应研究

对加筋板的大挠度塑性动力响应进行了理论研究,应用单轴对称截面的线性化轴力-弯矩交互作用曲线和相关联的塑性流动法则推出了梁达到塑性弦状态所应满足的挠度条件.此外,详细地分析了梁在不同载荷情况下可能的运动模式.最后应用本文理论和有限元软件ANSYS、ABAQUS/Explicit对四边固支单向加筋板结构进行了求解.     

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。     

船用厚板高强度钢焊接性及其焊接裂纹的形成和预防

随着各类大型化、超大型化船舶的诞生,使得厚板高强度钢的使用日益广泛,但随之而来的是此类高强度钢易产生焊接裂纹的问题。文章列举了国内外船用厚板高强度钢焊接的工艺特点,分析了焊接裂纹的起因,并就预防措施进行了初步探讨。对从事船体结构的研究人员有一定的帮助。     

客滚船压筋板极限承载力数值计算及敏感性分析

针对新型客滚船上采用的槽型压筋板,利用非线性有限元软件ABAQUS中的risk算法对设置初始压制缺陷的槽型压筋板模型进行受压极限承载力计算。计算发现槽型压筋板中部与焊接扁钢的板边部分所受压屈曲极限承载力不同,因此将槽型压筋板分成2个部分进行研究。通过计算并利用MATLAB对数据回归分析后发现：对于槽型压筋板中间部分,随着槽型间距和压筋板长度的增加,线性屈曲压力减小,受压极限承载力减小,破坏时的最大挠度增加;随着厚度增加,线性屈曲压力和受压极限承载力增加较少,破坏时的最大挠度降低。针对槽型压筋板焊接扁钢的板边部分,缩短板边扁钢与旁边槽型的间距及提高焊接扁钢的腹板厚度均能提高压筋板板边的极限承载压力。设计中可通过在压筋板边焊接扁钢且增加扁钢尺寸或以焊接制造的方式增加槽型高度减小槽型间距,以提高压筋板的极限承载力。