船體板冷壓成形的殘余應(yīng)力研究.pdf

1、實(shí)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(nèi)外船廠仍延用壓力機(jī)與水火彎曲相結(jié)合的方式，該方式生產(chǎn)效率低且難以實(shí)現(xiàn)自動化?；诜叫螇侯^可調(diào)活絡(luò)模具板材曲面成形技術(shù)的船體板三維曲面數(shù)控彎板機(jī)能實(shí)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(shí)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(yīng)力。一方面，殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)承載性能有較

2、大影響，在一定程度上可能降低服役構(gòu)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(yīng)又會使材料的屈服強(qiáng)度提高。因此研究成形件殘余應(yīng)力預(yù)估方法、探討殘余應(yīng)力分布規(guī)律，進(jìn)而尋求合適的殘余應(yīng)力控制技術(shù)是評估該工藝方法下成形件力學(xué)性能的重要途徑，也是數(shù)控彎板機(jī)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(jī)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(yù)估方形壓頭可調(diào)活

3、絡(luò)模具板材冷壓成形殘余應(yīng)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(yīng)力分布規(guī)律；以板厚和成形半徑為變量，分析了殘余應(yīng)力峰值的變化規(guī)律，并將其與理論模型進(jìn)行比較。研究表明：仿真模型對殘余應(yīng)力的預(yù)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(nèi)的彎曲方向不同，成形應(yīng)力

4、場與殘余應(yīng)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(yīng)力峰值影響顯著，板厚一定時(shí)，殘余應(yīng)力峰值隨成形半徑的增大而減小；成形半徑一定時(shí)，殘余應(yīng)力峰值隨板厚的增大而增大。
　　 此外，根據(jù)活絡(luò)模具模面快速可調(diào)的特點(diǎn)，本文將多點(diǎn)成形技術(shù)中的反復(fù)成形法應(yīng)用于船體板冷壓成形。仿真結(jié)果表明：反復(fù)成形技術(shù)對板材的回彈和殘余應(yīng)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(biāo)形狀；殘余應(yīng)力峰值也逐漸變小，且整