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船体外板非对压多压头冲压成形的数值模拟研究
| 论文题名： | 船体外板非对压多压头冲压成形的数值模拟研究 |
| 关键词： | 双曲度船体外板;活络方形压头成形;数值模拟;起皱现象 |
| 摘要： | 在船舶制造中，水火弯板是目前国内外船厂普遍采用加工复杂双曲度船体外板的方法，其生产效率低、劳动强度大、生产方式落后一直是造船难题之一。非对压活络式方形压头成形技术的提出和应用，为实现船舶外板加工机械化和自动化提供了新途径。该技术是一种基于离散模具的板材冲压成形技术，实现了各种不同曲面的可重构成形。其成形效果明显优于传统整体模具，在船舶制造等工业领域有良好的应用前景。 数值模拟方法在材料塑性变形规律的研究中拥有很强的优越性，非对压活络方形压头冲压成形的数值模拟，可直观的观察该方法下板料的塑性变形规律以及成形中出现的各种复杂问题，预测板料可成形性，对于改善加工工艺完善压头设计具有很大的参考意义。 以非对压活络式方形压头成形技术为基础，以帆形曲面和马鞍形曲面为研究对象，利用钣金成形分析专业软件DYNAFORM进行板料冲压成形有限元分析，根据该成形技术独特结构特点和成形原理建立了板材冲压成形的有限元模型，并对有限元模拟的关键问题进行分析，数值模拟加载成形过程。 通过成形模拟结果分析发现：双向相同曲率的帆形件成形效果良好，双向不同曲率的马鞍形件存在小的成形缺陷，模拟基本实现了压头绕其球形底座跟随板材的曲面变化摆动，压头实现了可重够，成形极限显示利用该技术冲压出来的板料具有很好的可成形性，实际加工中出现成形缺陷，数值模拟中能真实的反应出来。结合实验验证，对比发现理论计算结果和实验结果基本吻合。 模拟分析同样厚度、曲率半径的帆形件和马鞍形件分别采用整体模具成形和活络方形压头成形下的成形效果，发现利用后者的成形质量明显较好，这主要归功于活络方形压头成形独特的压头结构设计-压头能绕其球形底座跟随板材的曲面变化摆动。分析曲率半径相同厚度不同以及厚度相同曲率半径不同条件下，帆形件在成形过程中的起皱现象，模拟发现曲率半径较小时，1-4mm厚的板材会在边缘发生起皱，厚度在5mm以上的板料起皱现象不明显，相同厚度下曲率越大起皱越明显。基于壳单元的帆形件回弹模拟能够在一定程度上预测其回弹。 |
| 作者： | 张伟勇 |
| 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： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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