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船舶肋骨(球扁钢)冷弯成形中旁弯的数值模拟
| 论文题名： | 船舶肋骨(球扁钢)冷弯成形中旁弯的数值模拟 |
| 关键词： | 船舶肋骨;冷弯成形;旁弯现象;数值模拟;加工试验 |
| 摘要： | 船舶肋骨大多由球扁钢、角钢弯曲加工而成。球扁钢类非平直的船体型材构件一般均需进行塑性弯曲成形加工，以便得到所要求的空间形状，其中以肋骨的弯曲工作量最大。由于这类型材的截面不对称，弯曲加工时，加载弯曲力矩时会同时产生水平弯矩分量和垂向弯矩分量，因而在形成水平弯曲变形的同时也形成垂向弯曲变形，即是“旁弯”。旁弯作为一种有害变形，使矫正工作量增大。因此，如何采取措施来减小或者消除旁弯，从而提高肋骨成形质量，一直是造船界比较关心和重视的问题。对于日趋使用广泛的高强度船体肋骨球扁钢，研究其旁弯变形规律将更具有实际意义。 本文采用ANSYS LS-DYNA数值模拟与实验验证相结合的方法，对船用球扁钢弯曲过程中的旁弯现象进行研究，以分析模拟方法的可行性。具体研究内容如下: 分析了球扁钢的相对弯曲半径与旁弯量之间的关系。当相对弯曲半径大于10时，相对弯曲半径越小，旁弯量越大。当相对弯曲半径小于10时，旁弯会迅速增大，成形质量变差。 分析了腹板板厚与旁弯量的关系。球扁钢在相对弯曲半径一定时，腹板越厚，旁弯越小。 分析了支点间距与旁弯量的关系。球扁钢在相对弯曲半径一定时，支点间距越大，旁弯越大，但减小间距可能使弯模承受更大的冲压力。 分析了两侧夹头的夹紧力与旁弯量的关系。当夹紧力比较小以致型材与夹头有相对滑移时，旁弯量会明显增大;增加夹紧力可以减少旁弯。 分析了反弯时的旁弯和起皱情况，反弯时两侧夹头与中间夹头夹紧腹板可有效抑制旁弯与起皱。腹板板厚越大，起皱越小。支点间距越小，起皱越小。 球扁钢截面的变形程度会随着相对弯曲半径的变小而变大。 通过弯曲加工试验，对比了旁弯趋势以及旁弯数据。试验结果与模拟结果较接近，说明了用数值模拟的方法分析旁弯大小、旁弯变化趋势是可行的。旁弯的模拟值比试验值偏大，说明实际的球扁钢存在加工硬化现象。 |
| 作者： | 张广飞 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 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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