本文關(guān)鍵詞：三維移動(dòng)式感應(yīng)加熱彎板成形有限元模擬研究

  更多相關(guān)文章： 熱應(yīng)力成形 高頻感應(yīng)加熱 ANSYS-APDL 耦合分析 移動(dòng)熱源模型

【摘要】：熱應(yīng)力成形技術(shù)廣泛的應(yīng)用于汽車(chē)、輪船的制造過(guò)程中,板材彎曲成形技術(shù)是其中的重要階段。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,制造業(yè)對(duì)該技術(shù)提出更高的要求,因此高頻感應(yīng)加熱成形技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,為了提高生產(chǎn)效率,適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)的要求,編制高頻感應(yīng)加熱彎板成形工藝數(shù)據(jù)庫(kù)迫在眉睫,而高準(zhǔn)確度的有限元模型的建立在后續(xù)大規(guī)模的模擬計(jì)算中起到關(guān)鍵作用。本文首先對(duì)感應(yīng)加熱原理中的電磁場(chǎng)與溫度場(chǎng)有限元理論展開(kāi)研究,利用ANSYS-APDL編程語(yǔ)言建立電磁-熱-應(yīng)力多物理場(chǎng)耦合三維有限元模型,實(shí)現(xiàn)了電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)、結(jié)構(gòu)場(chǎng)多物理場(chǎng)耦合,并且建立了三維移動(dòng)式高頻感應(yīng)磁熱耦合熱源。模型中通過(guò)高溫拉伸實(shí)驗(yàn)采集感應(yīng)加熱鋼板材料的材料參數(shù),并將測(cè)得材料參數(shù)用于有限元模擬計(jì)算。通過(guò)對(duì)比驗(yàn)證,本文建立的三維移動(dòng)式高頻感應(yīng)加熱彎板成形有限元模型是具有可行性和可靠性的。通過(guò)改變線圈的熱源移動(dòng)速度、線圈加熱功率、加熱道次來(lái)研究鋼板的彎曲變形情況,研究表明,鋼板彎曲角度θ隨著熱源移動(dòng)速度的增加先略微增大后呈線性減小,鋼板冷卻后曲率半徑隨著熱源移動(dòng)速度先急劇增大后緩慢增大并趨于平穩(wěn)；鋼板彎曲角度θ隨著加熱功率的增加先線性增大后增大緩慢并趨于平緩,曲率半徑隨著加熱功率的增大先線性急劇減小后緩慢減小；鋼板的彎曲角度隨著加熱道次的增加而逐漸增大。用驗(yàn)證后的有限元模型進(jìn)行大量的模擬計(jì)算,得出不同功率、不同熱源移動(dòng)速度下鋼板彎曲變形規(guī)律,并編制出加工工藝數(shù)據(jù)表。最后通過(guò)MATLAB優(yōu)化計(jì)算得出本文加工工藝參數(shù)的最優(yōu)值,并得到了彎曲角度、曲率半徑關(guān)于加熱功率、熱源移動(dòng)速度的函數(shù)關(guān)系式。
【關(guān)鍵詞】：熱應(yīng)力成形 高頻感應(yīng)加熱 ANSYS-APDL 耦合分析 移動(dòng)熱源模型
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG307
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 選題意義10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3 本文的主要工作與研究方案17-19
• 第二章 高頻感應(yīng)加熱原理及有限元基本理論19-29
• 2.1 前言19
• 2.2 感應(yīng)加熱原理19-22
• 2.2.1 感應(yīng)焦耳熱效應(yīng)19-21
• 2.2.2 磁滯損耗效應(yīng)21
• 2.2.3 渦流在船板表層中的分布21-22
• 2.3 感應(yīng)加熱過(guò)程中電磁場(chǎng)有限元算法22-26
• 2.3.1 電磁場(chǎng)基本理論與定律22-24
• 2.3.2 瞬態(tài)感應(yīng)渦流場(chǎng)有限元數(shù)學(xué)模型24-26
• 2.4 感應(yīng)加熱溫度場(chǎng)有限元算法26-27
• 2.4.1 熱傳導(dǎo)數(shù)學(xué)計(jì)算模型的建立26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 第三章 基于ANSYS-APDL語(yǔ)言三維移動(dòng)式高頻感應(yīng)加熱彎板成形有限元建模29-52
• 3.1 ANSYS-APDL語(yǔ)言29
• 3.2 材料參數(shù)29-33
• 3.2.1 力學(xué)參數(shù)實(shí)驗(yàn)29-32
• 3.2.2 其他材料參數(shù)32-33
• 3.3 有限元模型的建立33-39
• 3.3.1 加熱線圈的簡(jiǎn)化33-35
• 3.3.2 ANSYS分析單元屬性的定義與網(wǎng)格劃分35-37
• 3.3.3 載荷、約束與初始條件37-39
• 3.4 耦合熱源移動(dòng)的實(shí)現(xiàn)39-41
• 3.5 電磁-熱-應(yīng)力耦合分析的實(shí)現(xiàn)41-47
• 3.5.1 耦合場(chǎng)計(jì)算方法41
• 3.5.2 電磁-熱耦合過(guò)程41-44
• 3.5.3 溫度場(chǎng)冷卻過(guò)程44
• 3.5.4 熱-應(yīng)力耦合過(guò)程44-46
• 3.5.5 ANSYS-APDL計(jì)算流程圖46-47
• 3.6 模擬結(jié)果分析47-51
• 3.6.1 溫度場(chǎng)演變47-48
• 3.6.2 應(yīng)力場(chǎng)演變48-49
• 3.6.3 Y方向位移演變49-51
• 3.6.4 模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證51
• 3.7 本章小結(jié)51-52
• 第四章 基于三維移動(dòng)式高頻感應(yīng)加熱成形有限元模型工藝參數(shù)影響分析分析52-66
• 4.1 前言52
• 4.2 熱源移動(dòng)速度對(duì)鋼板彎曲變形的影響52-57
• 4.2.1 模擬方案52-53
• 4.2.2 模擬結(jié)果53-57
• 4.3 加熱功率對(duì)鋼板彎曲變形的影響57-62
• 4.3.1 模擬方案57
• 4.3.2 模擬結(jié)果57-62
• 4.4 加熱道次對(duì)鋼板彎曲變形的影響62-65
• 4.4.1 模擬方案62-63
• 4.4.2 模擬結(jié)果63-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第五章 彎曲角度、曲率半徑與工藝參數(shù)間關(guān)系函數(shù)分析66-73
• 5.1 前言66
• 5.2 模擬方案的制定66-67
• 5.3 熱源移動(dòng)速度、加熱功率與彎曲角度之間關(guān)系函數(shù)分析67-69
• 5.3.1 彎曲角度模擬結(jié)果分析67
• 5.3.2 彎曲角度加工工藝數(shù)據(jù)表67-68
• 5.3.3 彎曲角度關(guān)于熱源移動(dòng)速度、加熱功率的函數(shù)擬合68-69
• 5.4 熱源移動(dòng)速度、加熱功率與曲率半徑之間關(guān)系函數(shù)分析69-72
• 5.4.1 曲率半徑模擬結(jié)果分析69-70
• 5.4.2 曲率半徑加工工藝數(shù)據(jù)表70-71
• 5.4.3 曲率半徑關(guān)于熱源移動(dòng)速度、加熱功率的函數(shù)擬合71-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 第六章 結(jié)論73-75
• 6.1 結(jié)論73-74
• 6.2 展望74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論著及取得的科研成果80

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;俄羅斯將舉辦國(guó)際感應(yīng)加熱學(xué)術(shù)交流會(huì)[J];金屬熱處理;2009年04期

2 田文華;;推動(dòng)感應(yīng)加熱應(yīng)用 促進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步[J];金屬加工(熱加工);2011年13期

3 牟俊茂;劉光信;張明;;大功率鍛造感應(yīng)加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J];金屬加工(熱加工);2012年21期

4 湯景明;感應(yīng)加熱與節(jié)能[J];電工技術(shù)雜志;1982年02期

5 伊占坤;;金相法測(cè)定感應(yīng)加熱鋼的臨界點(diǎn)[J];冶金分析與測(cè)試(冶金物理測(cè)試分冊(cè));1985年01期

6 吉德寶;;感應(yīng)加熱操作工的好助手[J];金屬熱處理;1986年11期

7 蒲衛(wèi)華;感應(yīng)加熱發(fā)展簡(jiǎn)史(英)[J];電爐;1987年03期

8 張湘濱;脈沖式節(jié)能感應(yīng)加熱爐[J];電爐;1988年02期

9 戚宗剛,柳鵬,陳輝明;感應(yīng)加熱調(diào)功方式的探討[J];金屬熱處理;2003年07期

10 Fabien Marquis;;熱處理的高端感應(yīng)加熱方案[J];機(jī)械工人;2006年09期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 楊曉光;汪友華;劉福貴;;三維有限元法在橫向磁通渦流感應(yīng)加熱中的應(yīng)用[A];全國(guó)電工理論與新技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)（CTEE'2001）論文集[C];2001年

2 趙晶;齊鉑金;陳景武;;感應(yīng)加熱中延伸電纜的選擇和設(shè)計(jì)[A];第十次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第2冊(cè)）[C];2001年

3 李宏;劉煥;;感應(yīng)加熱用中高頻電源技術(shù)的新進(jìn)展[A];中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)第八屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2002年

4 潘三強(qiáng);徐哲;孔亞廣;薛安克;;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連鑄坯感應(yīng)加熱過(guò)程溫度預(yù)測(cè)模型研究[A];中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2012年會(huì)暨能源計(jì)量與節(jié)能降耗經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集[C];2012年

5 劉志琴;張惠娟;胡旭東;顏威利;;電磁渦流加熱有限元分析[A];中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)低壓電器專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第十一屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2002年

6 陳兵芽;劉瑩;;感應(yīng)加熱石蠟驅(qū)動(dòng)器的二維數(shù)值模擬[A];2008中國(guó)儀器儀表與測(cè)控技術(shù)進(jìn)展大會(huì)論文集（Ⅰ）[C];2008年

7 吳強(qiáng);張雪彪;劉玉君;;基于水火彎板工藝的鋼板感應(yīng)加熱方式對(duì)比性研究[A];第四屆全國(guó)船舶與海洋工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

8 趙飛;耿程飛;張永亮;;基于DSP的全數(shù)字化感應(yīng)加熱控制系統(tǒng)研究[A];全國(guó)冶金自動(dòng)化信息網(wǎng)2013年會(huì)論文集[C];2013年

9 吳建敏;;感應(yīng)加熱重熔技術(shù)最新進(jìn)展——真空/氣體保護(hù)氣氛感應(yīng)加熱重熔爐[A];第八屆中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)年會(huì)論文集[C];2008年

10 黃兵;;IH磁感應(yīng)加熱分析[A];《IT時(shí)代周刊》論文專(zhuān)版（第296期）[C];2014年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 ;感應(yīng)加熱還原煉鎂裝置[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2003年

2 趙志偉;洛陽(yáng)民企攻克世界節(jié)能難題[N];洛陽(yáng)日?qǐng)?bào);2007年

3 成都 彭春梅薦;一種新型感應(yīng)加熱電飯煲[N];電子報(bào);2014年

4 記者 吳夏炎邋岳雙才 通訊員 郭青;西氣東輸二線用X80感應(yīng)加熱彎管通過(guò)鑒定[N];中國(guó)石油報(bào);2008年

5 ;QHeat長(zhǎng)材和板帶感應(yīng)加熱系統(tǒng)介紹[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2014年

6 江蘇 沈亦飛 董強(qiáng);電磁爐一個(gè)機(jī)心帶多個(gè)感應(yīng)加熱線圈[N];電子報(bào);2005年

7 江蘇 黃啟軍;KGPS型寬頻帶感應(yīng)加熱中頻爐的“怪病”[N];電子報(bào);2007年

8 江蘇 沈亦飛;電磁灶雙組感應(yīng)加熱線圈[N];電子報(bào);2004年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 楊曉光;橫向磁通感應(yīng)加熱及其優(yōu)化問(wèn)題的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2004年

2 龐玲玲;行波感應(yīng)加熱問(wèn)題的研究及粒子群算法的改進(jìn)[D];河北工業(yè)大學(xué);2011年

3 趙前哲;鋼棒生產(chǎn)線感應(yīng)加熱過(guò)程的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D];華北電力大學(xué);2013年

4 陳明祥;基于感應(yīng)加熱的MEMS封裝技術(shù)與應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2006年

5 劉文明;感應(yīng)局部加熱封裝技術(shù)及其應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2010年

6 劉浩;連鑄直軋電磁感應(yīng)補(bǔ)償加熱過(guò)程數(shù)值模擬技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)[D];華中科技大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳芳芳;注塑機(jī)料筒電磁感應(yīng)加熱實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D];西安工業(yè)大學(xué);2015年

2 羅穆峰;同步器齒套感應(yīng)加熱仿真分析及其電源設(shè)計(jì)[D];江西理工大學(xué);2015年

3 薛子文;感應(yīng)加熱制備太陽(yáng)能級(jí)鑄造準(zhǔn)單晶硅生長(zhǎng)機(jī)理研究[D];寧夏大學(xué);2015年

4 陳誠(chéng);鋼板移動(dòng)式感應(yīng)加熱水火彎板工藝的研究[D];大連理工大學(xué);2015年

5 楊雪;中頻感應(yīng)加熱場(chǎng)路耦合的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

6 陳芳;基于IGBT的20kW電磁感應(yīng)加熱設(shè)備的研究[D];電子科技大學(xué);2015年

7 鄧艷波;電磁感應(yīng)加熱控制電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

8 徐昱;三維移動(dòng)式感應(yīng)加熱彎板成形有限元模擬研究[D];重慶交通大學(xué);2015年

9 張?jiān)录t;感應(yīng)加熱溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬[D];江南大學(xué);2008年

10 吳強(qiáng);鋼板感應(yīng)加熱工藝參數(shù)實(shí)驗(yàn)分析與數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2009年

，

本文編號(hào)：573110