基于高频感应的船体曲面弯板成型技术PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 弯板成型研究现状 3

1.3 弯板成型自动化现状 7

第二章 基础理论分析与研究 12

2.1 高频感应加热原理及设备 12

2.1.1 电磁转换与感应加热 12

2.1.2 涡流在金属表面层中的分布 13

2.1.3 热态和冷态的涡流透入深度 15

2.1.4 钢铁材料感应加热的物理过程 16

2.1.5 邻近效应和圆环效应 17

2.1.6 感应器设计的基本要求及考虑方面 18

2.2 有限元基本理论与高频感应加热数值模拟 23

2.2.1 有限元法简介 23

2.2.2 有限元分析的算法结构 24

2.2.3 高频感应加热数值模拟技术 25

2.3 非线性瞬态温度场有限元求解 26

2.3.1 有限元基本方程 27

2.3.2 求解非线性瞬态温度场的变步长外推法 29

2.4 热—弹塑性方法 30

2.4.1 基本方程和解的收敛性判别 30

2.4.2 改善三维热—弹塑性分析计算精度的途径 35

2.5 固有应变法 36

2.5.1 固有应变的定义 36

2.5.2 固有应变的生成机理及影响因素 37

2.5.3 固有应变在热变形方面的研究现状 39

第三章 船舶板材机械性能对成型结果的影响 41

3.1 研究模型 41

3.1.1 对象模型 41

3.1.2 材料热物理参数 42

3.1.3 加热热源及其特征 44

3.2 材料模型的影响 45

3.3 屈服应力的影响 48

3.4 弹性模量的影响 49

3.5 本章小结 50

第四章 船舶板材热物理性能对成型结果的影响 51

4.1 材料模型 51

4.2 模型表面换热系数对温度场及最终结果的影响 53

4.2.1 表面换热系数对温度场的影响 53

4.2.2 表面换热系数对应力场的影响 55

4.3 板材导热系数对温度场和结果变形的影响 59

4.3.1 导热系数对温度场的影响 61

4.3.2 导热系数对结果变形的影响 62

4.4 板材线膨胀系数α对温度场和结果变形的影响 67

4.4.1 线膨胀系数α对板材温度场的影响 67

4.4.2 线膨胀系数α对板材结果变形的影响 68

4.5 本章 小结 69

第五章 船舶板材其他加工参数对成型结果的影响 71

5.1 边界条件对成型结果的影响 71

5.1.1 应力分析比较 72

5.1.2 位移和残余塑变分析 73

5.1.3 小结 76

5.2 几何尺寸对成型结果的影响 77

5.2.1 模型 77

5.2.2 三块方板的比较 78

5.2.3 单一变化板宽或板长的比较分析 83

5.2.4 小结 92

5.3 加热功率、热源移动速度和扫描次数与成型结果的关系 93

5.3.1 加热功率与成型结果的关系 93

5.3.2 扫描速度与成型结果的关系 97

5.3.3 扫描次数与成型结果的关系 100

5.3.4 小结 102

5.4 扫描路径对成型结果的影响 102

第六章 高频感应加热弯板成型过程中固有应变生成机理的研究 106

6.1 计算过程 106

6.1.1 研究对象及材料属性 106

6.1.2 网格划分和边界条件 106

6.1.3 瞬态温度场模拟 107

6.1.4 钢板变形的数值模拟 108

6.2 热输入参数Q/h2与变形的关系 110

6.2.1 横向收缩和热输入参数Q/h2的关系 110

6.2.2 纵向收缩和热输入参数Q/h2之间的关系 111

6.2.3 角变形和热输入参数Q/h2之间的关系 112

6.3 热源移动速度和变形的关系 114

6.3.1 纵向收缩和热源移动速度的关系 114

6.3.2 横向收缩和热源移动速度的关系 114

6.4 本章小结 115

第七章 蛇行加热过程中的固有变形 116

7.1 蛇行加热参数对固有变形的影响 116

7.1.1 实验和解析模型 116

7.1.2 热输入量和加热速度对固有变形的影响 116

7.1.3 热输入量和DXD对固有变形的影响 119

7.1.4 热输入量和DYD对固有变形的影响 123

7.1.5 板厚对固有变形的影响 126

7.2 实验验证与分析 130

7.3 高频感应参数及固有应变关系数据库 136

7.3.1 数据库的结构 136

7.3.2 高频感应加热弯板成型实验建立数据库 138

7.4 本章小结 140

第八章 计算机辅助高频感应弯板成型系统的开发 141

8.1 系统的总体设计思想 141

8.2 系统的主要功能和模块 142

8.2.1 导入DXF文件建立目标曲面模型模块 143

8.2.2 有限元模型处理模块 143

8.2.3 加热线计算模块 151

8.2.4 曲面成型计算模块 152

8.2.5 后处理模块 153

8.3 系统应用实例 154

8.3.1 模型的建立 154

8.3.2 模型的支撑 155

8.3.3 布置加热线 156

8.3.4 计算 157

8.3.5 后处理 157

8.3.6 结果分析 159

8.4 本章小结 162

参考文献 164