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.     

水火弯板数据库系统设计

本文简述水火弯板变形原理，以及船板局部变形和整体变形的测试方法。在分析实船板的水火成形数据库系统数据结构基础上，给出了系统模块的设计功能和系统运行环境。     

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。     

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。     

水火弯板的研究

本文对水火弯板的研究分为水火弯板机理的研究和确定加工工艺参数的研究两方面，其中对水火弯板机理的研究主要用实验法和数值模拟法，对确定加工工艺参数的研究主要用经验法、几何法和变形法。本课题在前人研究的基础上，通过有限元计算，系统地分析了水火弯板的各影响因素，确定了主要影响参数，提出一种较全面的变形描述方法，并通过大量计算得出了板的变形与板厚、板宽、     

帆形板水火弯板加工的研究

研究了帆形板水火弯板加工的机理及加工，工艺参数确定的算法，在建立并以实验验证了水火弯板的数值模拟模型的基础上，确定了帆形板火焰成形的温度场及变形场主要影响参数，提出温度场及变形场的描述方法，并通过计算得出了板的温度场及变形场与主要加工参数间的关系，最后得到了对于给定帆形板确定加工工艺参数算法。     

水火弯板的研究

对水火弯板的研究分为水火弯板机理和研究和确定加工工艺参数的研究两个方面，其中对水火弯板机理的研究主要有实验法和数值模拟法，对确定加工工艺参数的研究主要有经验法、几何法和变形法。本课题在前人研究的基础上，通过有限元计算，系统地分析了水火弯板的各影响因素，确定了主要影响参数，提出一种较全面的变形描述方法，并通过大量计算得出了板的变形与板厚，板宽，加热线长及预弯曲率间的关系，最后得到了给定外板确定加工工艺参数及外板展开的算法。     

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.     

水火弯板成形因素对钢板表面温度和变形的影响

水火弯板工艺中,热源面输入是影响钢板温度场和变形场的重要因素。本文提出了综合考虑乙炔流量、加热速度、热源半径、热源效率和加热长度的两个表征热源面输入新变量,并利用数值模拟方法揭示了新变量对钢板表面温度、加热深度和残余变形的影响,大量仿真结果证明这两个新变量可以更好的反映这些参数所发挥的综合作用。     

水火弯板温度场的数学模型

本文分析了水火弯板的热过程特点。应用移动热源理论，建立了求解薄板、中厚板和厚板温度场的数学模型。考虑分布热源和材料热物性对温度场的影响，研究了求解温度场的数值方法。最后介绍了水火弯板瞬态温度分布的测试原理，给出实验和计算结果，并分析了模型的误差原因。     

不同冷却方式对大尺寸钢板感应加热成形的影响

为有效解决船用中厚钢板复杂曲面加工问题,本文探究了空气冷却、正面水冷和反面水冷方式对大尺寸钢板弯曲成型的影响因素。首先采用COMSOL Multiphysics仿真平台模拟了电磁感应加热和冷却变形多物理场同步耦合过程,然后分析了各种因素对大尺寸钢板弯曲成型影响,最后通过实验验证了有限元模型的可靠性,并对感应加热弯曲成型效果进行评估。研究结果表明:(1)相对于水冷,空冷对钢板Y向位移改变效果显著。(2)相对于空冷,水冷对钢板角位移的改变影响明显。(3)当频率为50kHz时,电流频率对表面温度和角位移影响显著。(4)当钢板长宽比≥1:2时,Y向位移的增加比较显著;当长宽比≈1:1时,角位移的改变比较明显。     

线状加热弯板成形的热弹塑性有限元分析

采用Ansys软件对三维曲面桁结构的线状加热弯板成形过程进行了热弹塑性有限元分析，并与实测结果进行了比较。研究表明．采用热弹塑性有限元法能对实际生产过程起较好的指导作用。     

线状加热加工球面厚板的收缩量计算方法研究

采用线状加热法将厚钢板加工成球面形状,可采用有限网格展开方法研究其局部收缩情况。本文主要对球面厚板的分割、展开、收缩量计算、加热线布置以及初始待滚轧平面钢板的形状等方面做了相应研究。     

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

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

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.     

基于LS-SVM的水火弯板机械手逆运动学求解

对水火弯板机械手的运动学进行分析,实现了正逆向运动学的仿真。主要讨论应用LS-SVM方法对逆运动学进行求解,并与传统LMBP方法得到的结果进行对比。仿真结果表明,此方法能够很好实现水火弯板机械手对加热轨迹的跟踪。     

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...     

船体曲率板感应加热成形工艺研究

在船体曲面板的冷成形过程中,回弹是影响成形精度的主要因素,为提高板条成形质量,需研究回弹预测方法以获得合适的回弹控制方式,进而指导模具设计。

基于全卷积神经网络（FCN）对回弹图片进行像素级计算和回归计算,从而实现对每个成形位置的回弹量预测。首先,利用ABAQUS 2019建立有限元模型,并通过实验结果进行准确性的对比验证;然后,采用验证后的有限元方法计算获取神经网络训练样本集,将板条几何信息作为神经网络的输入,并基于不同卷积层结构采用TensorFlow深度学习框架来搭建全卷积网络模型;最后,对比分析不同神经网络的优劣,并将最优网络应用于模具设计。

算例分析结果显示：FCN模型预测回弹量的最大误差为8.49%,具有较高的准确度,其中FCN32的精度最高;FCN模型可以实现模具形状的一次性设计,计算时间仅为0.5 s,最大误差仅为1.00%,显著提高了计算效率。

全卷积神经网络算法提供了一种快速高效的板条回弹预测方法,以及快速设计模具形状的新思路。

     

基于PSO_SVM模型的水火弯板变形预测研究

近年来,水火弯板加工自动化是船舶制造行业的研究热点和难点。由于影响钢板变形结果的参数之间复杂的非线性关系,导致水火弯板变形预测不能够快速准确的实现。支持向量机(SVM)具有良好的泛化能力,将其应用于水火弯板变形预测,可有效解决非线性、小样本、高维数等问题。支持向量机性能的好坏取决于其参数的选取,本文选用粒子群算法(PSO)来优化SVM的相关参数,并将预测结果和传统的支持向量机模型的预测结果进行对比分析。结果表明,PSO_SVM模型用于水火弯板变形预测可以较好地提高预测精度。     

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.