船用钢板凹凸轮局部压载成型特性研究

摘要

凹凸轮局部压载线移动成型是一种设备简单、加工灵活的船体三维外板冷成型方法，俄罗斯现已经利用该方法实现船体外板的曲面成型，并且在对该方法自动化成型方面做了很多研究。对该成型方法的研究对船体三维外板的自动化加工具有重要的意义。
　　凹凸轮局部压载线移动成型方法成型过程分为凹凸轮局部压载以及线移动弯曲成型两个过程，其中线移动弯曲成型是一个应力、应变场相对稳定的过程，因此，对凹凸轮局部压载成型特性的研究对于凹凸轮局部压载线移动成型方法的研究具有重要的意义。本文对凹凸轮局部压载线移动成型中的凹凸轮局部压载成型特性进行了系统研究。
　　首先对于包含接触的线弹性问题仿真进行了验证。进一步，对于包含接触的弹塑性问题仿真进行了验证。最后，对回弹问题进行了验证。通过数值仿真与理论实验结果的对比，证明了仿真方法对包含接触的大变形弹塑性问题的适用性。
　　然后，对凹凸轮局部压载成型特性进行了研究，探讨了摩擦、成型过程、板厚以及板材屈服强度对成型结果的影响，对成型中在下轮接触区域出现局部反曲率变型的原因以及影响因素进行了研究。
　　之后，对成型后的横向和纵向曲率进行了提取，分析了上轮半宽以及上轮横向半径对成型的横纵向曲率影响。
　　最后，对凹凸轮局部压载线移动成型的成型过程机理进行了研究，对成型过程进行了数值仿真。

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1 绪论

1.1选题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要工作

2 板材冷弯成型基础理论及其数值仿真方法

2.1板料成型的弯曲回弹理论

2.2板材成型数值仿真计算方法

2.3本章小结

3 仿真方法的验证

3.1线弹性分析验证

3.2弹塑性分析验证

3.3回弹分析验证

3.4板料成形的仿真要点

3.5本章小结

4 凹凸轮局部压载成型特性

4.1凹凸轮局部压载成型数值仿真

4.2参数对成型特性的影响

4.3成型过程中的反向曲率局部变形

4.4本章小结

5 轮子尺寸对成型曲率影响

5.1曲率计算方法

5.2轮子尺寸对成型曲率的影响

5.3本章小结

6 凹凸轮局部压载线移动成型方法的数值仿真

6.1凹凸轮局部压载线移动成型方法

6.2凹凸轮局部压载线移动成型过程仿真

6.3本章小结

7 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 课题展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文

附录1 不同上轮半宽的横向曲率表

附录2 不同上轮半宽的纵向曲率表

附录3 不同上轮横向半径的横向曲率表

附录4 不同上轮曲率半径的纵向曲率表