船體板冷壓成形的殘余應力研究.pdf

1、實現(xiàn)自動化和數(shù)控化是國際造船模式的必然趨勢，然而對于三維曲面船體板的加工，目前國內外船廠仍延用壓力機與水火彎曲相結合的方式，該方式生產(chǎn)效率低且難以實現(xiàn)自動化。基于方形壓頭可調活絡模具板材曲面成形技術的船體板三維曲面數(shù)控彎板機能實現(xiàn)船體板的冷壓成形，可有效減少人力投入、提高生產(chǎn)效率，并促使船體板加工實現(xiàn)自動化和數(shù)控化。
　　 卸除外載后，由于彈性變形能的釋放，板材將發(fā)生回彈，并殘留冷成形殘余應力。一方面，殘余應力對結構承載性能有較

2、大影響，在一定程度上可能降低服役構件的安全性和可靠性。另一方面，成形過程中的冷作硬化效應又會使材料的屈服強度提高。因此研究成形件殘余應力預估方法、探討殘余應力分布規(guī)律，進而尋求合適的殘余應力控制技術是評估該工藝方法下成形件力學性能的重要途徑，也是數(shù)控彎板機及其產(chǎn)品得以推廣、普及所必須解決的問題。
　　 本文以SKWB-400型數(shù)控彎板樣機為原型，基于前人的研究成果，建立、完善了板材冷壓成形有限元模型，確定了用于預估方形壓頭可調活

3、絡模具板材冷壓成形殘余應力的方法。
　　 以常見的柱面件、球面件和馬鞍面件為研究對象，采用有限元方法模擬板材的加載成形和卸載回彈過程，并分析了一次成形后板材殘余應力分布規(guī)律；以板厚和成形半徑為變量，分析了殘余應力峰值的變化規(guī)律，并將其與理論模型進行比較。研究表明：仿真模型對殘余應力的預測效果良好；單曲度的柱面件成形過程與板材的純彎曲變形過程類似；球面件和馬鞍面件成形同為板材的三維彎曲成形問題，但由于板面內的彎曲方向不同，成形應力

4、場與殘余應力場分布情況也不相同；成形半徑和板厚對冷壓成形殘余應力峰值影響顯著，板厚一定時，殘余應力峰值隨成形半徑的增大而減??；成形半徑一定時，殘余應力峰值隨板厚的增大而增大。
　　 此外，根據(jù)活絡模具模面快速可調的特點，本文將多點成形技術中的反復成形法應用于船體板冷壓成形。仿真結果表明：反復成形技術對板材的回彈和殘余應力控制效果良好。隨著成形次數(shù)的增多，板材回彈量逐漸變小，成形形狀逐漸收斂于目標形狀；殘余應力峰值也逐漸變小，且整