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钢板线加热曲面成形若干关键技术研究
| 论文题名： | 钢板线加热曲面成形若干关键技术研究 |
| 关键词： | 船舶制造;钢板;线加热工艺;曲面成形;技术分析 |
| 摘要： | 线加热(Line Heating,俗称“水火弯板”)工艺是一种复杂曲面成形加工的非常有效和实用的方法,被广泛应用于船舶、汽车、航空等领域。在船舶制造中,船体外板复杂曲面的线加热成形加工过程依然是依靠工人经验手工完成,这种方式效率很低,导致该环节已经成为了现代造船生产的瓶颈。因此,实现线加热工艺过程自动化成为了亟待解决的难题。 复杂曲面的线加热成形工艺是复杂的热-机耦合物理过程,本文首先给出了钢板线加热曲面成形研究的总体框架,分析了关键技术之间的关系与联系,并介绍了研究的方法和理论基础,包括了试验设计、支持向量回归、曲面理论以及PSO-SQP混合算法等。然后分别对每个关键技术进行研究。 (1)线加热过程的有限元仿真。从线加热加工工艺特点出发,对线加热成形的进行有限元分析。在此基础上,介绍了如何运用有限元软件ANSYS对线加热三维瞬态热-机耦合过程进行数值仿真,并通过实例验证了有限元仿真方法的有效性。 (2)线加热变形的预测。通过“鱼骨图”罗列出所有可能的影响因素,采用部分析因试验设计筛选出主要影响因素,分析了它们的主效应和交互效应;然后运用ε-支持向量回归模型,利用给定的加工工艺参数来预测被加工钢板的横向收缩变形,并通过对比预测数据和实验数据,验证了方法的有效性。 (3)曲面展开与加热线的布置。提出了一种基于微分几何的曲面理论的实现船板曲面最优展开的方法。将曲面展开问题转化为非线性优化问题,采用PSO-SQP混合算法求解得到展开后的二维平面和曲面展开所需应变的分布。根据获得的应变分布,确定线加热成形工艺中加热线布置。 最后,总结和评价了本文的研究工作,并对线加热曲面成形研究中还需进一步改进和完善之处进行了展望。 |
| 作者： | 尧志辉 |
| 专业： | 工业工程 |
| 导师： | 高亮;李新宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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