【摘要】：船舶雙曲率外板的制造通常采用氧乙炔為熱源的水火彎板工藝,由于鋼板高頻感應(yīng)加熱熱源具有效率高,控制性好,速度快等優(yōu)點(diǎn),越來越多的學(xué)者對其進(jìn)行研究。鋼板感應(yīng)加熱變形的研究多采用熱彈塑性有限元模型,但多加熱線感應(yīng)加熱的情況較為復(fù)雜,若再采用熱彈塑性有限元模型來預(yù)測,則計算量極大并且十分困難。因此采用固有應(yīng)變法,使得鋼板多加熱線感應(yīng)加熱變形的快速計算成為可能。本文首先介紹了固有應(yīng)變的基礎(chǔ)理論,對固有應(yīng)變的計算和固有應(yīng)變的加載方式進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,考慮到鋼板在加熱過程中的硬化問題,將雙線性強(qiáng)化模型推理想彈塑性模型進(jìn)行了對比,分析了材料模型的選擇對鋼板感應(yīng)加熱固有應(yīng)變計算的影響。鋼板感應(yīng)加熱固有應(yīng)變區(qū)的研究采用熱彈塑性有限元模型,利用有限元分析軟件ANSYS,采用節(jié)點(diǎn)耦合技術(shù),建立鋼板移動式感應(yīng)加熱的電磁-熱-結(jié)構(gòu)耦合數(shù)值模型,對鋼板移動式感應(yīng)加熱進(jìn)行數(shù)值模擬。通過對鋼板感應(yīng)加熱溫度的分析,確定了固有應(yīng)變區(qū)的形狀,并為方便計算簡化為半橢圓形和梯形。經(jīng)過對多組模擬方案的分析,得到固有應(yīng)變區(qū)的特征值與鋼板感應(yīng)加熱的工藝參數(shù)的函數(shù)關(guān)系。鋼板焊接和感應(yīng)加熱都為熱加工,其熱彈塑性過程一致,因此固有應(yīng)變法同樣適用于鋼板感應(yīng)加熱的變形預(yù)測。本文選用三棒模型作為推導(dǎo)鋼板感應(yīng)加熱固有應(yīng)變的分析模型,以理想彈塑性模型作為材料模型,對鋼板感應(yīng)加熱過程中的熱彈塑性過程進(jìn)行分析,以鋼板達(dá)到的最高溫度為界,得到相應(yīng)的鋼板感應(yīng)加熱固有應(yīng)變計算公式。采用實驗法和數(shù)值模擬法對鋼板多加熱線感應(yīng)加熱變形進(jìn)行研究,由于多加熱線之間的相互作用,導(dǎo)致鋼板多加熱線感應(yīng)加熱變形與單加熱線的不同,并與加熱線的間距有關(guān)。考慮到多加熱線感應(yīng)加熱對固有應(yīng)變區(qū)的影響,本文提出了多加熱線感應(yīng)加熱固有應(yīng)變區(qū)影響系數(shù),在采用固有應(yīng)變法計算鋼板多加熱線感應(yīng)加熱變形時,對固有應(yīng)變區(qū)施加影響系數(shù),從而能夠準(zhǔn)確預(yù)測變形。將固有應(yīng)變沿著固有應(yīng)變進(jìn)行積分得到等效載荷,然后將其加載到鋼板模型上,經(jīng)過一次彈性計算得到鋼板感應(yīng)加熱變形。將基于固有應(yīng)變等效載荷法預(yù)測的鋼板單加熱線感應(yīng)加熱變形值與實驗值進(jìn)行對比,驗證了感應(yīng)加熱固有應(yīng)變力學(xué)模型的準(zhǔn)確性。最后對固有應(yīng)變法預(yù)測的鋼板多加熱線感應(yīng)加熱變形也進(jìn)行了驗證,結(jié)果表明,對多加熱線感應(yīng)加熱固有應(yīng)變區(qū)施加影響系數(shù)具有合理性和準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U671

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2591798