船舶型材壓彎回彈研究.pdf

1、回彈制約型材加工成形精度、生產(chǎn)效率、加工成本，甚至影響型材加工設(shè)備的設(shè)計(jì)，是金屬塑性加工的一個(gè)難點(diǎn)與熱點(diǎn)?；貜椘毡榇嬖谛筒某尚沃?，近年來，隨著科技的進(jìn)步，船舶型材冷彎回彈控制與預(yù)測有了很大的發(fā)展，但多是對工藝和回彈控制方面的研究，而回彈理論方面的研究則很少。如果不充分了解船舶型材加工過程中的回彈問題，需要對型材多次補(bǔ)彎或是矯形，這樣必會導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，生產(chǎn)周期延長。圍繞型材壓彎回彈問題，本文主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　（1）基

2、于彈塑性理論，從彎曲過程的應(yīng)力分析和回彈過程的應(yīng)力分析兩個(gè)方面，闡述了型材彎曲回彈產(chǎn)生的機(jī)理，推導(dǎo)了船舶型材壓彎回彈的預(yù)測公式。并以T型材為例，以實(shí)驗(yàn)測得的Q235鋼的應(yīng)力應(yīng)變曲線為材料模型，借助數(shù)值計(jì)算軟件MATLAB，研究了型材受到不同軸向拉力時(shí)，彎曲力矩等隨著彎曲曲率增加的變化規(guī)律，規(guī)律表明：型材在受到同樣的彎矩作用下，軸向拉力會使型材彎曲曲率增大、回彈量減小，繼而又編寫MATLAB程序求解典型邊界條件下船舶型材大撓度壓彎成形撓曲

3、線。研究成果具有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　?。?）采用有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA建立某船廠肋骨冷彎機(jī)模型并進(jìn)行有限元分析，模擬出型材成形過程，分析了型材加載后的應(yīng)力分布、卸載回彈后殘余應(yīng)力的分布。此外，本文還研究了成形參數(shù)對回彈的影響，得出了集中載荷、載荷作用時(shí)間、模具夾持力、型材力學(xué)性能以及型材幾何尺寸等因素對型材回彈的影響規(guī)律，規(guī)律表明：集中載荷會使回彈減??；載荷作用時(shí)間對回彈影響不大；模具夾持力會使回彈量減

4、小；高強(qiáng)度鋼的回彈量要大于低強(qiáng)度鋼的回彈量；型材高/寬比值越大回彈量越小。研究成果對于目前該廠還以據(jù)工人師傅經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行回彈控制具有指導(dǎo)意義。
　?。?）有限元分析結(jié)果表明，彎曲曲率與回彈曲率成線性關(guān)系，繼而對彎曲曲率-回彈曲率進(jìn)行線性擬合，采用多組有限元分析數(shù)據(jù)對線性擬合的系數(shù)進(jìn)行回歸分析，并將回歸方程整理代入，得到了T型材、L型材（角鋼）的回彈預(yù)測公式。
　?。?）將回彈角的有限元計(jì)算值、理論值與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較，比較結(jié)果表明

5、：無論是理論值還是有限元計(jì)算值，預(yù)測回彈的趨勢都是正確的。另外，有限元計(jì)算值和試驗(yàn)測得的結(jié)果較為一致，而理論值誤差較大，且理論值大于實(shí)驗(yàn)值。
　　（5）逐步逼近彎曲是目前船舶型材自動加工回彈控制主要方法之一，其第一步的成形與回彈的預(yù)測由理論公式得到，由于理論公式只能預(yù)測回彈趨勢，在預(yù)測回彈量方面有較大誤差，且精確度遠(yuǎn)小于有限元仿真值，所以，作者提出用仿真值預(yù)測第一步成形與回彈量，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行逼近彎曲，能降低逼近次數(shù)，甚至可以達(dá)