船舶建造流水線中放樣、號料、鋼板預(yù)處理、切割及焊接均已實(shí)現(xiàn)自動化,而船舶曲板成形加工已成為制約船舶建造的瓶頸。在造船業(yè)有大量的船舶復(fù)雜曲面外板需要成形加工,成形加工的效率和精度是船舶雙曲度鋼板加工的難題。在“中國制造2025”和“智能制造”的大背景下,盡快實(shí)現(xiàn)船舶曲面外板成形自動化顯得尤為迫切。水火彎板是一種船舶復(fù)雜雙曲面外板成形的主要方法,目前船廠主要依賴有經(jīng)驗的工人手工操作,存在加工效率不高、成形質(zhì)量波動大等缺點(diǎn)。工藝參數(shù)預(yù)報是實(shí)現(xiàn)水火彎板自動化加工的關(guān)鍵,為此國內(nèi)外學(xué)者和專家已開展了大量研究工作。傳統(tǒng)研究思路是展開設(shè)計曲面求得局部變形,然后通過實(shí)驗與數(shù)值計算相結(jié)合的方法研究工藝參數(shù)和局部變形之間的關(guān)系并建立相應(yīng)的模型,基于展開結(jié)果和數(shù)學(xué)模型研究預(yù)報工藝參數(shù)預(yù)報方法。傳統(tǒng)研究方法中僅考慮了外板局部收縮變形而忽略了整體撓度變形,對厚板和大曲率板的計算誤差較大。為了改進(jìn)只考慮局部變形造成厚板和大曲率板誤差大的不足,在局部變形的基礎(chǔ)上以撓度的形式考慮整體變形,避開復(fù)雜不可展曲板的展開計算。論文所做的研究工作可分為以下幾個方面。（1）基于船體外板撓度變形的水火彎板數(shù)值模擬研究為改進(jìn)基于曲面... 

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【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1 緒論
    1.1 課題的研究背景、意義
    1.2 水火彎板成形工藝概述
        1.2.1 水火彎板工藝簡介
        1.2.2 水火彎板工藝的基本原理
        1.2.3 水火彎板工藝的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用前景
    1.3 國內(nèi)外相關(guān)工作研究進(jìn)展
        1.3.1 水火彎板工藝的機(jī)理研究
        1.3.2 水火彎板工藝的影響因素與成形規(guī)律研究
        1.3.3 水火彎板成形的加工工藝參數(shù)預(yù)報方法研究
        1.3.4 水火彎板成形的曲面檢測與二次加工工藝參數(shù)預(yù)報方法
        1.3.5 水火彎板自動化成形系統(tǒng)開發(fā)研究
    1.4 論文的研究內(nèi)容
2 基于船體外板撓度變形的水火彎板數(shù)值模擬研究
    2.1 水火彎板數(shù)值計算的理論基礎(chǔ)
        2.1.1 水火彎板中的熱源模型
        2.1.2 水火彎板過程的熱傳遞形式
        2.1.3 水火彎板的熱彈塑性理論
    2.2 考慮撓度變形的水火彎板數(shù)值計算
        2.2.1 三維有限元模型的建立
        2.2.2 水火彎板數(shù)值計算中的約束邊界條件
        2.2.3 數(shù)值模擬的計算
        2.2.4 水火彎板驗證實(shí)驗設(shè)計與實(shí)施
    2.3 水火彎板數(shù)值計算的驗證
        2.3.1 溫度場分布規(guī)律對比
        2.3.2 局部變形的對比
        2.3.3 撓度變形的對比
        2.3.4 局部變形和撓度變形的分析
    2.4 本章小結(jié)
3 船體外板撓度變形和局部變形關(guān)系的數(shù)學(xué)模型研究
    3.1 撓度變形影響因素分析和規(guī)律研究
        3.1.1 水火彎板撓度變形影響因素分析
        3.1.2 水火彎板撓度變形影響規(guī)律研究
        3.1.3 水火彎板成形效率的研究
    3.2 撓度變形和局部變形的數(shù)學(xué)模型研究
        3.2.1. 撓度影響數(shù)概念的提出
        3.2.2 撓度影響數(shù)的影響因素和規(guī)律研究
        3.2.3 撓度影響數(shù)的數(shù)學(xué)模型研究
        3.2.4 數(shù)學(xué)模型的算例驗證
    3.3 曲面參數(shù)數(shù)據(jù)與工藝參數(shù)之間映射的專家知識庫
        3.3.1 水火彎板實(shí)驗板和實(shí)船板研究
        3.3.2 專家知識庫概況
        3.3.3 專家知識庫的主菜單
        3.3.4 專家知識庫訪問和數(shù)據(jù)管理
        3.3.5 專家知識庫數(shù)據(jù)建模
    3.4 本章小結(jié)
4 基于船體外板撓度變形的工藝參數(shù)預(yù)報方法研究
    4.1 船體外板類型的參數(shù)化判別方法研究
        4.1.1 曲面型值點(diǎn)數(shù)據(jù)的插補(bǔ)計算
        4.1.2 曲面類型參數(shù)化判別方法研究
    4.2 基于撓度變形的工藝參數(shù)預(yù)報的優(yōu)化算法
        4.2.1 工藝參數(shù)預(yù)報的優(yōu)化目標(biāo)
        4.2.2 工藝參數(shù)預(yù)報的約束條件
        4.2.3 工藝參數(shù)預(yù)報的求解思路
    4.3 水火彎板工藝參數(shù)預(yù)報系統(tǒng)開發(fā)
        4.3.1 工藝參數(shù)預(yù)報系統(tǒng)的概況
        4.3.2 工藝參數(shù)預(yù)報系統(tǒng)的主菜單
        4.3.3 工藝參數(shù)預(yù)報系統(tǒng)的配置選項簡介
        4.3.4 工藝參數(shù)預(yù)報系統(tǒng)的功能介紹
    4.4 工藝參數(shù)預(yù)報系統(tǒng)的實(shí)船板驗證
        4.4.1 板件基本信息
        4.4.2 根據(jù)經(jīng)驗確定的工藝參數(shù)
        4.4.3 工藝參數(shù)預(yù)報系統(tǒng)預(yù)報的工藝參數(shù)
        4.4.4 曲面板加工結(jié)果分析
    4.5 基于檢測結(jié)果的二次加工工藝參數(shù)預(yù)報方法研究
        4.5.1 待檢測船體曲面外板的測量與表達(dá)
        4.5.2 二次加工工藝參數(shù)預(yù)報的優(yōu)化方法
        4.5.3 二次加工修正的算例
    4.6 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間科研項目及科研成果
致謝
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]船體復(fù)雜外板成型評價方法[J]. 徐金雄,程良倫,王濤.  大連理工大學(xué)學(xué)報. 2016(06)
[2]船體外板曲面特征識別方法[J]. 徐金雄,程良倫,冀海俊.  計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2016(03)
[3]一種水火彎板外板曲面表面火路定位算法[J]. 潘偉杰,程良倫,王濤,劉力.  圖學(xué)學(xué)報. 2015(05)
[4]船體外板線加熱成形中網(wǎng)格尺寸對溫度場的影響研究[J]. 魯鵬,趙耀.  船海工程. 2013(03)
[5]基于MC464水火彎板機(jī)八軸運(yùn)動控制系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 陳翀,程良倫.  制造技術(shù)與機(jī)床. 2013(06)
[6]高頻感應(yīng)熱源應(yīng)用于水火彎板工藝的可行性研究(英文)[J]. 張雪彪,楊玉龍,劉玉君.  Journal of Marine Science and Application. 2011(04)
[7]水火彎板厚度方向溫度場參數(shù)研究[J]. 張安超,柳存根.  船舶工程. 2011(S2)
[8]船體艏艉板水火加工主要變形影響參數(shù)及規(guī)律研究[J]. 王忠強(qiáng),劉玉君,汪驥,鄧燕萍,韋智元.  造船技術(shù). 2009(04)
[9]Deformation Behaviors of Laser Forming of Ring Sheet Metals[J]. 張鵬,于靜泊,鄭雄飛.  Tsinghua Science and Technology. 2009(S1)
[10]水火彎板工藝參數(shù)和角變形關(guān)系的有限元分析[J]. 張雪彪,紀(jì)卓尚,劉玉君,鄧燕萍.  船舶力學(xué). 2008(04)

博士論文
[1]激光熱變形機(jī)理及復(fù)雜曲面板材熱成形工藝規(guī)劃研究[D]. 石永軍.上海交通大學(xué) 2007
[2]水火彎板自動化加工工藝的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 汪驥.大連理工大學(xué) 2007
[3]水火彎板加工自動化關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 郭培軍.大連理工大學(xué) 2006

碩士論文
[1]水火彎板加工參數(shù)預(yù)報系統(tǒng)研究[D]. 陳文雄.廣東工業(yè)大學(xué) 2015
[2]船用曲面鋼板線加熱成形工藝參數(shù)研究[D]. 楊磊.華中科技大學(xué) 2013
[3]船舶艏艉板水火加工技術(shù)研究[D]. 王忠強(qiáng).大連理工大學(xué) 2008



本文編號：3694790