本文選題：高強(qiáng)度鋼 + 感應(yīng)加熱　； 參考：《江蘇科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：熱應(yīng)力成型是加工板料的一種重要成型方法。目前高強(qiáng)度鋼已廣泛應(yīng)用于船舶生產(chǎn)中但尚未有成熟的高強(qiáng)度鋼熱應(yīng)力成型技術(shù)。沒有成熟的工藝就無法完成大量鋼板的加工任務(wù)，這項(xiàng)工藝已逐漸成為整個(gè)造船生產(chǎn)流程的瓶頸。因此，基于船體外板曲面熱成型加工自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)研究有著非�，F(xiàn)實(shí)的工程應(yīng)用背景與意義。 就是在這樣一個(gè)工程背景下，展開對(duì)高頻感應(yīng)彎板成型的研究。高頻感應(yīng)熱應(yīng)力成型是一個(gè)局部快速加熱到高溫，并隨后快速冷卻的過程。整個(gè)鋼板的溫度隨時(shí)間和空間急劇變化，材料的物理性能參數(shù)也隨溫度劇烈變化。因此，高頻感應(yīng)溫度場(chǎng)的分析屬于典型的非線性瞬態(tài)熱傳導(dǎo)問題。因?yàn)楦哳l感應(yīng)溫度場(chǎng)分布十分不均勻，在感應(yīng)加熱過程中和冷卻后將產(chǎn)生相當(dāng)大的應(yīng)力和變形。高頻感應(yīng)應(yīng)力和變形的計(jì)算中既有大應(yīng)變、大變形等幾何非線性問題又有彈塑性變形等材料非線性問題。為輔助課題的開展，在前人研究成果的基礎(chǔ)上，通過理論分析和有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，模擬出了高頻感應(yīng)彎板成型過程。 研究的主要內(nèi)容包括：（1）在計(jì)算過程中材料性能隨溫度變化而變化，屬于材料非線性問題，提出了基于Jmatpro的高強(qiáng)度鋼熱物理性能研究。（2）在45號(hào)鋼彎板成型有限元模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改和優(yōu)化，結(jié)合AH32號(hào)鋼的熱物理性能參數(shù)，得到了適用于AH32號(hào)鋼的磁-熱-結(jié)構(gòu)多場(chǎng)耦合的有限元模型并驗(yàn)證了其模型的有效性。（3）基于AH32號(hào)鋼的磁-熱-結(jié)構(gòu)多場(chǎng)耦合的有限元模型，在給定不同工藝參數(shù)（加熱時(shí)間、板厚、電流強(qiáng)度、頻率大小、冷卻方式）的前提下，用此有限元模型預(yù)測(cè)AH32號(hào)鋼彎曲變形結(jié)果，分析結(jié)果對(duì)現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)工藝有一定的指導(dǎo)價(jià)值。（4）在曲面測(cè)量技術(shù)中，研究了基于三角網(wǎng)格模型的自適應(yīng)測(cè)點(diǎn)生成算法，，對(duì)測(cè)量路徑優(yōu)化問題進(jìn)行了合理的描述。最后結(jié)合相應(yīng)的理論方法，基于matlab對(duì)離散點(diǎn)進(jìn)行逆向擬合得到相應(yīng)的彎板曲面模型。 通過研究和算例驗(yàn)證，得到了可行的AH32號(hào)鋼高頻感應(yīng)彎板溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的模擬分析方法，為復(fù)雜高強(qiáng)度鋼熱應(yīng)力成型結(jié)構(gòu)進(jìn)行高頻感應(yīng)彎板溫度場(chǎng)、應(yīng)力的分析提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)，促進(jìn)了有限元分析技術(shù)在熱應(yīng)力成型分析以及工程中的應(yīng)用。
[Abstract]:Thermal stress forming is an important forming method for processing board. High strength steel is now widely used in shipbuilding but has not yet mature high strength steel thermal stress forming technology. Without mature technology, the processing task of large number of steel plates can not be completed. This process has gradually become the bottleneck of the whole shipbuilding process. The research on the key technology of automatic thermal processing for sheet metal surface has a very practical engineering application background and significance.
The high frequency induction thermal stress forming is a process of rapid heating to high temperature and then rapidly cooling. The temperature of the whole steel plate varies rapidly with time and space, and the physical properties of the material vary sharply with the temperature. Therefore, the high frequency induction is induced by high frequency induction. The analysis of temperature field is a typical nonlinear transient heat conduction problem. Because the distribution of high frequency induction temperature field is very uneven, it will produce considerable stress and deformation in the induction heating process and after cooling. The calculation of high frequency induction stress and deformation has both large strain, large deformation and other geometric nonlinear problems, such as elastoplastic deformation and so on. On the basis of the research achievements of predecessors, through the combination of theoretical analysis and finite element numerical simulation, the forming process of high frequency induction bending plate is simulated.
The main contents of the study include: (1) the material performance changes with the temperature change during the calculation, which belongs to the material nonlinear problem, and puts forward the research on the thermophysical properties of high strength steel based on Jmatpro. (2) on the basis of the finite element model of the 45 steel bending plate, the thermal physical property parameters of AH32 steel are obtained. The magneto thermal structural multi field coupling finite element model for AH32 steel is applied and the validity of the model is verified. (3) a finite element model of magnetic thermal structure multi field coupling based on AH32 steel is used to predict AH with this finite element model on the premise of given different process parameters (heating time, plate thickness, current intensity, low frequency and cooling mode). The result of bending deformation of No. 32 steel has a certain guiding value for the actual production process. (4) in the surface measurement technology, the adaptive point generation algorithm based on triangular mesh model is studied, and the problem of measurement path optimization is reasonably described. Finally, based on the corresponding theoretical method, the inverse of the discrete point is carried out based on MATLAB. The corresponding curved plate surface model is obtained by fitting.
Through the study and calculation example, the temperature field of the high frequency induction bending plate of AH32 steel and the simulated analysis method of stress field are obtained. It provides the theoretical basis and guidance for the analysis of the stress of the complex high strength steel thermal stress forming structure, and the analysis of the finite element analysis technology in the thermal stress forming analysis and the analysis of the thermal stress. Application in engineering.
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U671

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本文編號(hào)：2033570