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基于ANSSYS/LS-DYNA的船体外板非对压多压头冲压成形数值模拟研究
| 论文题名： | 基于ANSSYS/LS-DYNA的船体外板非对压多压头冲压成形数值模拟研究 |
| 关键词： | 三维曲面船体外板;冲压成形;数值模拟;数控弯板机;有限元模型 |
| 摘要： | 传统的板材加工成形方法主要是用模具在压力机上进行冷冲压成形。而具有三维曲面的船体外板（尤其是双曲度外板）的成形，因其每一块板材的要求形状都不同，所以应用整体模具的传统方法并不适合船舶制造行业。目前国内外船厂普遍采用水火弯板的方法进行外板成形加工。考虑到水火弯板法主要依赖有熟练操作经验的工人完成，劳动强度大，生产效率不高，且无法保证成形质量，该法已无法满足现代造船行业的竞争需求。随着时代与科技的不断进步，更高效更优质的非对压多压头冲压成形技术，成为新一代船体外板加工成形技术革新的引领者。 本文描述了基于“方形压头可调活络模具板材曲面成形装置”的三维曲面船体外板成形方法，该体系基本体前端为方形可调活络压头，以保证与板材最大面积的接触，且上下基本体群之间呈非对压错位排列，使其中每个上（下）压头均由四个下（上）压头支持。结合计算机技术、信息技术与现代测控技术，基于上述装置研发出的“三维曲面数控弯板机”，由方形压头可调活络模具冷压弯板机、自动控制系统、激光三维测量机和进料装置等组成。 通过ANSYS/LS-DYNA软件对船体外板非对压多压头冲压成形进行数值模拟，准确模拟三维曲面数控弯板机的工作原理，充分运用LS-DYNA强大的非线性动力分析功能，及ANSYS程序完善的前后处理功能，建立有限元模型与观察计算结果。采用上述有限元方法，针对各种基本体数据下不同板材厚度(8mm、10mm、20mm、24mm)、不同板材成形形状（球形、鞍形）、不同成形曲率半径(1000mm、1500mm、1800mm等)，对船体外板成形过程进行数值模拟研究，主要探讨成形过程中起皱、回弹两种不良现象，并得到规律:帆形板和鞍形板的整体起皱情况随着板厚的增加而趋于良好，对于相同板厚的板材，其要求成形曲率半径越小，起皱越严重;而板材的回弹量则随着板厚的增加而减小，板厚相同时，回弹量随成形曲率半径的增大而增大。在存在一定误差的基础上，为板材成形工艺及其参数的确定提供重要依据。 |
| 作者： | 郑贝佳 |
| 专业： | 交通运输规划与管理 |
| 导师： | 胡勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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