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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