第36卷第3期 2014年3月
舰船
专科学技术
SHIP SCIENCE AND TECHNOLOCY
水火弯板梯形加热变形机理研究
局平，齐亮"2
张成龙，杨
Vol.36, No.3 Mar.，2014
（1.江苏大学机械学院，江苏镇江212000;2.江苏科技大学电子信息学院，江苏镇江212003）
要：水火弯板热成形方法通过对钢板的加热和冷却来实现板的变形，达到符合要求的曲面形状，是目前摘
国内外主流船体外板加工方式。梯形加热是一种新型的加工方式，本质上属于收边加热，是收边加热工艺当中板边加热面积最大的一种成形方式，成形效果好。基于Ansys有限元仿真软件，在单加热线和“双重"加热线研究的基础上，对梯形加热的温度场和变形场进行研究，得出一系列温度场和变形场的计算结果，为预测梯形加热工艺的变形和将来实现水火弯板自动化加工奠定一定的研究基础。
关键调：水火弯板；梯形加热；热成形；高斯热源；热-结构有限元模型
中图分类号：U671.3
文献标识码：A
文章编号：16727649(2014)03-010606
doi;10. 3404/j. issn. 1672 7649. 2014. 03. 022
The deformation mechanism of trapezoidal line heating
ZHANG Cheng-long',YANG Ping",QI Liang"2
(1. School of Mechanical Science and Engineering,Jiangsu University ,Zhenjiang 212000, China;2. School of Electronics and Information ,Jiangsu University of Science and Technology ,Zhenjiang 212003, China)
Abstract:Line heating is a method of thermal forming, which is widely used for fabricating plates in shipbuilding. In thermo-mechanical forming, thermal load and cooling process are applied to obtain the desired shape, Trapezoidal line heating (or is also called triangle HL) is a new method to fabricate saddle plates for the heating region is the largest at the edge,and the formability is much better. This paper puts emphasis on finite element analysis of trapezoidal line heating based on mechanism research of single pass line heating and double passes line heating by the results of computer simulation with finite element analysis software Ansys. With the help of computer simulation,the finite element analysis results of temperature field and displacement field are worked out. Analysis results are researched to lay the groundwork for predicting deformation of trapezoidal line heating and line heating automation.
Key words:trapezoidal line heating; thermal forming; gaussian heat source; thermal-structural finite element model
0引言
船体外板曲面成形通常有机械成形方法和热-结构成形方法。机械成形方法是通过液压装置或一套轧辊将机械载荷施加到钢板上形成预期的弯曲形状，这种工艺成型方式俗称“冷弯”；热-结构成形方法是将移动热源形成的热载荷施加到钢板上形成预期的弯曲形状，这种工艺成型方式俗称“热弯"。
水火弯板线加热工艺作为船体外板曲面成形的收稿日期：2013-0724；修回日期：201309-24
主流方法，属于热－结构成形方法，是造船生产中技术性很强的一种成形工艺。线加热成型是指沿着已经设计好的加热线位置，在加热线上进行火焰加热。由于在钢板的周边位置有一定的约束限制，使加热线位置加热膨胀区域的材料产生塑性变形，这种塑性变形不可恢复，当温度冷却至室温时，加热区域的材料就会发生塑性收缩。由于在厚度方向上的温度梯度，在厚度方向上的收缩量不一致，自上面下逐渐递减，从而钢板产生弯曲变形。梯形加热
基金项目：江苏省科技厅产学研前瞻性资助项目（BY2011143）
作者简介：张成龙（1988-），男，硕士研究生，研究方向为水火弯板变形机理研究。万方数据