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船舶典型双向曲率板局部冷压成型方法研究
| 论文题名： | 船舶典型双向曲率板局部冷压成型方法研究 |
| 关键词： | 船舶建造;双向曲率板;局部冷压成型;参数控制;成型质量 |
| 摘要： | 船舶产业在推动国民经济的发展中具有战略性的地位。中国政府明确提出要提升船舶产业的发展水平，提高中国船舶工业的技术水平和船舶产品在国际上的竞争力。在实际的造船过程中，船舶典型双向曲率板的成型仍然以手工为主、自动化程度低、工作强度大，成为了制约船舶生产周期和质量的瓶颈之一。 船舶典型双向曲率板大约占船体外板的15%~18%，其加工成型方式主要有传统的水火弯板成型和机械冷加工成型，机械冷加工成型方式相较传统的水火弯板成型效率虽高，但其加工过程的参数控制和成型质量仍然依赖于工人经验。因此，建立计算机可识别的知识体系是实现双向曲面板自动化成型的关键技术之一。本文从工人经验出发，以数值模拟为研究方式，以典型的双向曲率板——马鞍形板和风帆形板为研究对象，针对加工过程中的成型方案以及加工过程中的参数获取方法进行了研究，主要开展了以下工作： （1）描述了面内应变和面外应变的计算方法，对目前计算目标形状应变分布的方法进行了总结，改进了获取应变分布的计算方法，通过使用计算机编程实现了应变分布的可视化，为后文计算正确的应变分布矢量图提供了技术支持； （2）对船厂一种机械冷加工成型方式进行了调研，总结了马鞍形板和风帆形板的加工流程，分析了各个成型工具在加工过程中产生的应变分布，结合目标形状的应变分布以及各个成型工具能提供的应变，从应变分布规律的角度理解人工经验的加工过程； （3）根据马鞍形板的实际加工流程，对于滚压过程中的参数进行了分析，采用弹塑性有限元分析技术研究了平轮的下压量、平轮的滚压宽度以及板材的初始形状这三个因素与变形形状之间的关系，同时讨论了横向变形与纵向变形之间的相互影响；构建了初始横向曲率半径、平轮下压量、目标横向曲率半径、目标纵向曲率半径之间的数据库，制定了马鞍形板的成型方案，使用弹塑性有限元仿真验证了马鞍形板成型方案的准确性； （4）根据风帆形板的实际加工流程，对每道加工工序的参数进行了研究，分别研究了平轮工具下压量、条状局部三线弯曲工具下压量以及小圆平面下压工具下压量与变形形状之间的关系，制定了风帆形板的成型方案，使用弹塑性有限元仿真验证了风帆形板成型方案的准确性； 本文通过总结实际加工过程中的经验，制定了船舶典型双向曲率板的成型方案；通过建立数据库的方式，能够直接根据目标形状的信息获取加工参数，有利于自动化成型的实现，从而提高成型效率，具有实际的工程应用价值。 |
| 作者： | 蔡向东 |
| 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： | 2021 |
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