本文關(guān)鍵詞：三維移動式感應(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 移動熱源模型

【摘要】：熱應(yīng)力成形技術(shù)廣泛的應(yīng)用于汽車、輪船的制造過程中,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)模的模擬計算中起到關(guān)鍵作用。本文首先對感應(yīng)加熱原理中的電磁場與溫度場有限元理論展開研究,利用ANSYS-APDL編程語言建立電磁-熱-應(yīng)力多物理場耦合三維有限元模型,實現(xiàn)了電磁場、溫度場、結(jié)構(gòu)場多物理場耦合,并且建立了三維移動式高頻感應(yīng)磁熱耦合熱源。模型中通過高溫拉伸實驗采集感應(yīng)加熱鋼板材料的材料參數(shù),并將測得材料參數(shù)用于有限元模擬計算。通過對比驗證,本文建立的三維移動式高頻感應(yīng)加熱彎板成形有限元模型是具有可行性和可靠性的。通過改變線圈的熱源移動速度、線圈加熱功率、加熱道次來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。用驗證后的有限元模型進(jìn)行大量的模擬計算,得出不同功率、不同熱源移動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MATLAB優(yōu)化計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 移動熱源模型
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：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)加熱過程中電磁場有限元算法22-26
• 2.3.1 電磁場基本理論與定律22-24
• 2.3.2 瞬態(tài)感應(yīng)渦流場有限元數(shù)學(xué)模型24-26
• 2.4 感應(yīng)加熱溫度場有限元算法26-27
• 2.4.1 熱傳導(dǎo)數(shù)學(xué)計算模型的建立26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 第三章 基于ANSYS-APDL語言三維移動式高頻感應(yīng)加熱彎板成形有限元建模29-52
• 3.1 ANSYS-APDL語言29
• 3.2 材料參數(shù)29-33
• 3.2.1 力學(xué)參數(shù)實驗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 耦合熱源移動的實現(xiàn)39-41
• 3.5 電磁-熱-應(yīng)力耦合分析的實現(xiàn)41-47
• 3.5.1 耦合場計算方法41
• 3.5.2 電磁-熱耦合過程41-44
• 3.5.3 溫度場冷卻過程44
• 3.5.4 熱-應(yīng)力耦合過程44-46
• 3.5.5 ANSYS-APDL計算流程圖46-47
• 3.6 模擬結(jié)果分析47-51
• 3.6.1 溫度場演變47-48
• 3.6.2 應(yīng)力場演變48-49
• 3.6.3 Y方向位移演變49-51
• 3.6.4 模擬實驗驗證51
• 3.7 本章小結(jié)51-52
• 第四章 基于三維移動式高頻感應(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 熱源移動速度對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)于熱源移動速度、加熱功率的函數(shù)擬合68-69
• 5.4 熱源移動速度、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)】

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