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基于活络式多压头板材成形与回弹的研究
| 论文题名： | 基于活络式多压头板材成形与回弹的研究 |
| 关键词： | 船体外板;冷弯加工;多点成形过程;冲压成形;有限元分析;载荷计算;回弹值 |
| 摘要： | 多点成形是金属板材三维曲面成形的一种柔性加工方法。它采用一系列规则排列、高度可调的基本体组成任意形状的复杂曲面，实现三维板材成形。通过计算机控制基本体的位移和速度，实现快速调形。 在造船行业，每一块船体外板形状各不相同，且非批量生产，因此广泛采用的是线加热成形方法。但这种成形方法成形质量差、生产效率低、劳动强度极大。如果能应用数控技术进行自动化弯板，不仅会大幅度的提高弯板工作的生产效率，减轻劳动强度，而且会提高弯板精度，从而减少装配和矫正工作量。 板材在弯曲过程中，横剖面上存在塑性变形区，也存在弹性变形区，此外塑性变形区内材料的变形除塑性变形之外还有弹性变形，因此卸载之后，板的弯曲半径较卸载前增大，弯曲角则较卸载前减小，即产生回弹现象。回弹对板材的成形以及对后续的船舶建造质量和周期都有直接影响， 从概念上说，回弹仅是卸载问题，计算比较简单，但由于它是成形的最后一步，成形过程模拟中产生的任何误差都会积累到回弹计算阶段，而且回弹量本身较小，对回弹模拟的计算精度就提出了更高的要求。另外，回弹虽属小变形非线性问题，但本质上是从复杂的全应力状态转向弹性卸载的过程，还可能出现反向加载软化现象，其复杂程度远远大于弹性结构的变形计算。因此，长期来回弹问题一直没有好的解决办法，是板材成形数值模拟的难点。 本文选用动态显示有限元软件（ANSYS/LS—DYNA）对多点成形过程中板材的成形与回弹进行了系统的研究，从板材冲压成形的理论分析入手，在此基础上，建立了基于数学的板材冲压成形的模型。并将该模型用于板材冲压成形的载荷计算。选用球面板作为研究对象进行有限元分析。 本文针对影响板材回弹值的两个主要因素：板材厚度与球面板的曲率半径，开展了船体外板冷弯加工的有限元计算研究，研究的目的在于通过在对板材在不同板厚以及不同球面半径两种情况下的数值模拟，得出板材在各种情况下的最大回弹值。然后进行数据拟合，最终得到最大回弹值与钢板厚度以及球面板成形半径之间的函数关系。 |
| 作者： | 袁怀焱 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 茅云生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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