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钢板移动式感应加热水火弯板工艺的研究
| 论文题名： | 钢板移动式感应加热水火弯板工艺的研究 |
| 关键词： | 船舶建造;外板成型作业;水火弯板工艺;感应加热工艺;钢板移动式;技术参数 |
| 摘要： | 在船厂，通常采用气体火焰（氧乙炔等）为热源的水火弯板工艺完成船舶双曲率外板的成型作业。水火弯板工艺利用钢材热胀冷缩的原理，使钢材产生残余塑性变形达到钢板弯曲变形的目的。气体火焰热源存在加热效率低，可重复性差，不利于自动化操作等缺点。而感应加热在以上方面均表现出其独特的优势。随着感应热源技术的不断成熟，感应加热水火弯板工艺得到越来越多学者的关注。 为了实现双曲率外板感应加热过程自动化，得到感应加热工艺参数与钢板变形的数学模型。本文针对钢板移动式感应加热水火弯板工艺问题，依据ANSYS有限元分析软件，采用节点耦合约束技术，建立了钢板移动式感应加热的电磁-热-结构耦合的数值模型，研究多场耦合条件下钢板的温度和变形机理，并利用钢板感应加热实验验证了数值模型的有效性。 然后，在帆型板移动式感应加热的工艺研究中，为了克服感应加热的端部效应给钢板端部收缩变形带来的不利影响，分别提出了感应器出钢板板边与钢板端部三角加热的端部成型工艺。两种加热工艺利用端部效应下的外扩涡流，扩大钢板端部的加热面积，增加钢板端部横向收缩量。实验测量数据与数值分析结果均说明这两种加热工艺方式均能有效地减小端部效应对钢板端部收缩变形的影响，能够有效地满足船厂帆形板的成型要求。在鞍形板移动式感应加热的工艺研究中，提出了鞍形板移动式感应加热的电磁-热-结构耦合的数值模型，分析了鞍形板感应加热过程中的涡流特征，变形分布。 最后，在上述研究的基础上，提出了辊弯板移动式感应加热局部变形的简化计算模型。依据帆形板和鞍形板移动式多场耦合数值模型，引入热影响区的概念，建立了热影响区特征参数与感应加热工艺参数之间函数关系。然后分别提出帆形板、鞍形板的变形数学模型，建立起钢板横向收缩量与热影响区特征参数之间的函数关系。以热影响区特征参数为纽带，建立起辊弯板横向收缩量与工艺参数之间的数学模型，为下一步辊弯板感应加热水火弯板成型工艺参数数据库的建立奠定了基础。 |
| 作者： | 陈诚 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张雪彪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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