船舶肋骨冷弯中旁弯的有限元模拟分析研究.pdf

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1、第：，。第o‘期211年j月，UI一-I、．，工槲S：：lp&()L’：j．＼NENG】＼、EERIN(；V01．40No．3JUIL2011舻舶乃，。?}诊。_0声挛℃名imj模：以分析研究安雷，胡勇(武汉理工大学交通学院，武汉43j3)摘要：以船舯肋刊使，

2、二H的角钢为对象．采用ANSYS／I。S—DYNA模拟其弯曲加L过程中旁兮，+、小与弯曲tilt4：：ff,J关。利用船用角钢冷弯加』=过程的分析模J1理．模拟角钠·卜弯、反弯过程巾变形情况，并-m实验验证模拟结果的町一IF：性。模拟j’{l

3、；．：表明：在一定IJ；／j、翰：i】内．≥弯有随着曲率。，i而增大的趋势；正弯实验中的角钢旁弯Ali,-ff模-tE@旁：‘y大小比较接近：反弯实验中的旁弯’竖形与腹板起’_胁况与模拟情况相似。说明用数值模拟的方法分析旁弯的变化是可行的。关键词：。。Ij：耳JJ骨；旁弯；有¨)i法：ANSYS／LSDYNA中图分类号：Ij671．3文献标志码：A文章编号：[67i7953(2(H1)03—0040—04船舶肋。胃’大多由角钢、球扁钢等1F对称截面型材冷弯加一r而成。在实际加～：过程中÷不仅存存着回

4、弹、起皱等缺陷．还存在，夕弯【这一qb-x,J-称截面型捌特有缺陷．见f饲1。幽1蒡弯不意目前阳内外的肋点冷弯饥一。采用预一!反使彤的措施来“消除7旁j岁’通常，iLj于j1芗喃前小能准确地预估旁弯大小．操作人员一般采用l{J定值．作为预’I⋯吱7坚形人小。因为冷弯加工巾不同的弯曲曲，爷叻骨旁弯的大小不『刊，所以。这种“消除”力二弯的措施不一定n邑。1。÷正消除、：：母；，还篇?要后续的人]二校。、r才AH趴匕4[。1x刈7甲i,ff川仂骨。准确：姒估旁弯大小足文现数。≠+化、八Et动数控加工的j}

5、S础．对船舶肋骨j。．：弯大小变化规仆的研奔ur以为预嚣反变形措施提供较准确的旁弯数i二，刊叫i产现场1_艺参数的优化提供j参考。收稿日期?。l(、，、，修回日期⋯1r【3作者简介：安雷(b，、)．y』．硕士叶研究方向’，：ll'i【一x’，f，构物设计。制：’：owen213。’(：、：：‘．Corn影响旁弯的因素较多，弯曲曲率、支点间距、截面尺寸以及材料特性等都是影响旁弯的因毒。在加71对象已确定且加T条件相同的条件下，弯曲曲率是影响旁弯的主要闪素。1冷弯加工原理以武汉碑[大学交通学院研发的SK

6、JXS一100型机械手肋骨冷弯机为原型。该型肋骨冷弯机基于二三支点弯曲原理实现肋骨的弯曲成形，见图2。侧夹头蚓2冷弯腺理不惹存。虻际成形JJ口丁中，两侧夹头对型材进行纵向、横向、乇『门：．川一定，依’捂r’，问弯曲模的进退，使型材受力弯帅。两侧夹头可以随着弯曲进程在原位。：‘‘：转动2模型的建立根据肋骨冷弯机加工型制的弯曲原理，建立既符合实际义腺顾计j．效率的‘维有限元模型。命，il蜩性弯曲的数值模拟一般可以选择壳单元或体单元。相对壳单冗l而J，体单元自由度比较多，fEl．是存计作分析时会耗费较人的

7、计算机资源，而在计算耕』蔓J?并没彳j‘很大的进。多。并且型材弯曲是--个大位移、大转动问题．壳单元具有处理人位移和大转动等几何非线性问题的能力，角钢的l元类型为壳单)￡．在实际弯曲过程中，侧灾头和弯曲j，．的变形比起角钢要小得多，采用弹塑性材料模拟角钢，侧夹头与巾问弯曲模均为刚体。参考船州钢的力学性能参数·．角钢弹性杉÷：』取210GPa，甥性阶段切线模晕取600MPa，材料的屈服强度取250MPa．抗拉强度为500MPa。采用1节点SHELLl63壳币7C划分角钢网角钢、后弯模、、J、

8、y7Y格

9、蔓个’。i面共2j个单元，其中面板】0个单元，唆板lj个，、n元。角娥，『÷长l2(“m[ii_，沿长度方向划分2。个j．。．／￡{，。√亡}f}”。i度方向取5个高斯积分点。巾问弯l汁

10、部分与婀侧夹头采用SOI。IDl6,4乖元划分网十各，中俐j霉旧部分为刚性体，对网格质’虬I欠水，．：ijFI中间夹头在弧线的方向上j苦<采耿一定√tI硅的网格亲逼近弧线，否则模型中弯曲部分的形状与实际不符，从而导致模拟结果的误夕兰变大。建立的■维有限元≥北，!及网格划分见。H3。．＼·＼7＼、莳芎?麓：1夹头a)

11、iE，?帧型图3冷弯角钢有限元模型模型中X向为腹板宽度歹，向，y向为m板宽度42号nl=i方向，Z向为角钢长度方向。正弯时，通过后弯曲模的对角钢的冲压实现肋骨的止弯成形；K@N,t，通过iY前弯曲模对角钢的冲压实现肋骨的反弯成形。卜z3模拟结果及分析角钢尺寸为：75mn-i×50FflFn×6Fflm，支点间距900mm，弯模位移160nlnl(X方向)。模拟结果显示，角钢不仅有水平弯曲(XZ平面内弯曲)，而且还产生了垂向的弯曲(YZ平面内弯曲)，即产生了旁弯变形。因