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高强钢中厚板成型回弹特性试验与有限元仿真分析
| 论文题名： | 高强钢中厚板成型回弹特性试验与有限元仿真分析 |
| 关键词： | 船舶工业;高强度钢;厚板成型;回弹特性;有限元仿真 |
| 摘要： | 随着高强度钢板的广泛应用，在船舶制造上使用的频率也越来越高。然而在船体外板的冷弯成型中回弹的问题一直非常突出，特别是高强度钢的回弹更加显著。在目前船厂里主要采用的是逐步逼近的方法，对成型件反复加载修正直到达到满足的精度要求，整个过程非常费时费力。关于高强钢的回弹受到越来越多的关注，本文针对高强钢中厚板的回弹特性进行研究，拟得出各参数对回弹的影响规律，从而可以应用到实际生产中提高成型精度和效率。 数值仿真计算是目前研究回弹的主要方法之一，而在数值计算中材料参数对回弹结果影响非常显著，直接关系的回弹的计算精度。所以本文在某高强度钢板材上取样，然后进行了力学参数试验研究，包括拉伸试验、冲击试验和厚向异性系数等试验。从而测定该材料的屈服应力和抗拉强度，绘制应力应变曲线，同时研究了屈服强度、抗拉强度、冲击韧性等随应变强化作用的变化规律。 对高强度钢中厚板的冷弯的回弹进行了试验研究，试验中对成型的载荷进行了测量，用激光雷达测量板上标记点的坐标值，通过后期的数据处理计算出各点的挠度变化作为回弹量，分析回弹的规律及影响参数。同时提出一种有限元计算模型对试验进行仿真计算，将试验结果与仿真结果进行对比，对该有限元计算模型的有效性进行了验证。 对高强钢中厚板冷完成型中的回弹影响参数进行了分析，然后根据所得的有限元仿真计算方法，对冷弯成型中凸模下压量、板材的厚度、模具边缘与钢板之间的摩擦系数、钢板的厚向异性系数、凸模的半径、成型的加载历程、钢板的材料性质对板材成型回弹的影响进行了数值模拟。同时对钢板的应力及应变分布进行了分析，对应力及应变分布与回弹之间的关系进行了总结。结果表明，模具下压量、板厚、材料性质和上模具半径对成型结果影响较大；而摩擦系数、厚向异性系数、加载对成型影响较小；钢板中心区域的应力分布对板的回弹影响较大，当中心应力水平降低时，板的回弹量也相应减小。最后研究了模具触底对板材回弹的影响，比较分析了不同下压量时板材中心与凹模具接触和不接触是板材的上的应力分布、弯矩分布，得出凹模深度对回弹的影响规律。 |
| 作者： | 吴义江 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 赵耀 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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