本文關(guān)鍵詞：電阻熱彎板工藝熱源模型建立及實驗驗證

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【摘要】：現(xiàn)代船舶建造一個技術(shù)瓶頸就是難以快速地制造能夠達(dá)到高航行性能和低阻力的船體外殼。傳統(tǒng)上,船舶的鋼制外殼是通過水火彎板的工藝實現(xiàn)的。水火彎板就是通過氧乙炔火焰和水流對鋼板局部進(jìn)行快速冷熱處理,使鋼板在急劇的溫差條件下積累塑性應(yīng)變,并最終形成某個復(fù)雜雙向曲面。本文從提高水火彎板工藝效率的角度出發(fā),提出采用大功率直流電直接導(dǎo)入鋼板,利用鋼板自身電阻產(chǎn)生的熱量,在鋼板內(nèi)部形成類似于氧乙炔火焰的熱源效果。該方法形成的熱源具有“內(nèi)生性”,因而熱量的反射和輻射損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)熱源,因此能大大提高能量利用率。電阻熱彎板形成既具有傳統(tǒng)水火彎板成形復(fù)雜曲面的能力,又具有遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)熱源的可調(diào)控性,并且沒有污染性氣體排放,具有環(huán)境友好等特性。這些優(yōu)點使得電阻熱更易于實現(xiàn)工藝自動化,產(chǎn)業(yè)化運用前景廣闊。本文圍繞電阻熱熱源模型的建立展開數(shù)值模擬及實驗驗證工作,最終得出具有代表性的電阻熱熱源模型。首先,研究電阻熱工藝參數(shù)對電流密度的影響,選擇出建立典型電極形式的數(shù)值模型。通過對主要工藝參數(shù)的大量數(shù)值模擬,對實驗結(jié)果的對比分析,判斷鋼板參數(shù)、電流特征和電極特征等對鋼板內(nèi)部電流密度分布的影響規(guī)律,篩選出最重要的工藝參數(shù)——電極間距,建立以矩形電極為代表性的典型電極形式數(shù)學(xué)模型,為后續(xù)建立熱源模型奠定基礎(chǔ);其次,通過分析鋼板數(shù)值模擬中電熱雙向耦合對模擬結(jié)果的影響,得出電阻熱彎板數(shù)值模擬中電熱雙向耦合不可忽略,但鋼板的比熱容和熱傳導(dǎo)率可以視為常數(shù)。根據(jù)大量電熱耦合模擬結(jié)果進(jìn)行數(shù)值擬合,最終建立起電阻熱的熱源模型;然后,針對性設(shè)計實驗對電阻熱模型的某些規(guī)律進(jìn)行驗證。通過科學(xué)的實驗充分地驗證電阻熱作為取代氧乙炔火焰進(jìn)行水火彎板的可行性,并發(fā)現(xiàn)電阻熱彎板應(yīng)用中應(yīng)注意的其他現(xiàn)象及臨界電流等具體規(guī)律。在論文最后對研究結(jié)果和不足之處予以總結(jié),并對電阻熱熱源的研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用進(jìn)行了展望。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U671

【參考文獻(xiàn)】

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1 張立文,呂波,裴繼斌,鐘琦,張國梁,夏元良;船舶鋼板激光彎曲成形的數(shù)值模擬及實驗研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2004年01期

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本文編號：1195637