Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Определение технологических параметров автоматизированного изготовления гнутых листовых деталей корпуса судна ротационно-локальным деформированием

Диссертация: Определение технологических параметров автоматизированного изготовления гнутых листовых деталей корпуса судна ротационно-локальным деформированием
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Выбраны модели поведения материала заготовки в процессе гибки, исследуемые типы и схемы деформирования заготовок, типы конечных элементов, разработаны расчетные схемы и компьютерные модели (КМ) процесса ротационно-локального деформирования (РЛД) на основе программного комплекса (ПК) ANS YS. Решены контактные и неконтактные задачи изгиба листа при различной разбивке листовой заготовки и оснастки… Читать ещё >

Определение технологических параметров автоматизированного изготовления гнутых листовых деталей корпуса судна ротационно-локальным деформированием (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Анализ технологических методов и оборудования для изготовления гнутых листовых деталей судового корпуса. Определение области и направлений исследований
    • 1. 1. Виды корпусных гнутых листовых деталей, применяемых при постройке различных типов судов и критерии классификации их формы
    • 1. 2. Обзор современных технологий и оборудования для изготовления гнутых листовых деталей корпусов судов
    • 1. 3. Анализ области применения ротационно-локального способа изготовления гнутых деталей обшивки судового корпуса
    • 1. 4. Выводы и постановка задачи исследования
  • 2. Разработка компьютерной модели изгиба листовых заготовок деталей корпуса судна при локально-^,®тацйонне>м-деформировании. vtvv
    • 2. 1. Выбор методов и программно-аппаратных средств моделирования процессов ротационно-локальной гибки листовых деталей
    • 2. 2. Выбор исследуемых типов и схем деформирования заготовок
    • 2. 3. Выбор закона упрочнения для моделирования свойств материала листовой заготовки
    • 2. 4. Выбор типов конечных элементов для моделирования листовой заготовки
    • 2. 5. Решение контактной задачи изгиба листа. Оценка возможности использования упрощенных схем расчета напряженно-деформированного состояния
    • 2. 6. Разработка расчетных схем ротационно-локального деформирования
    • 2. 7. Разработка компьютерной модели процесса ротационно-локального деформирования
    • 2. 8. Выводы
  • 3. Исследование изменения геометрических параметров листа при изгибе в процессе ротационно-локального упруго-пластического деформирования
  • ЗЛ.Расчетно-экспериментальные исследования изменения формы листовой заготовки при моделировании траектории деформирования точечными нажатиями
    • 3. 2. Расчетно-экспериментальное исследование изменения формы листовой заготовки при моделировании прокатки по прямой линии
    • 3. 3. Определение рациональных траекторий для гибки деталей типовых форм
    • 3. 4. Исследование влияния последовательности прокатки на формоизменение листовой детали
    • 3. 5. Выводы
  • 4. Определение основных принципов создания технологии и оборудования для реализации автоматизированной ротационно-локальной гибки листовых деталей корпуса судна
    • 4. 1. Разработка алгоритма итерационного процесса гибки листовых деталей
    • 4. 2. Апробация алгоритма итерационного процесса гибки листовых деталей
    • 4. 3. Основные технологические параметры автоматизированного изготовления гнутых листовых деталей корпуса судна ротационно-локальным деформированием
    • 4. 4. Выводы

Основным направлением реконструкции верфей мира в начале XXI века является переход от принципов поточно-позиционной технологии на базе частично оснащенных автоматизированным оборудованием механизированных линий к принципам групповой технологии, основанной на автоматизированных многофункциональных обрабатывающих центрах и роботизированных комплексах.

Данный переход обеспечивает:

— качественно новые показатели производительности и точности изготовления судокорпусных деталей и конструкций, исключение пригоночных работ;

— кардинальное снижение трудоемкости судокорпусных работ, фондо-, энергои ресурсоемкости производства;

— резкое повышение компактности верфей за счет сокращения площадей и коммуникаций реконструируемых производств;

— прогрессирующее применение в судостроении и управлении производством CAD/CAM/CAE и корпоративных информационных систем.

На ряде прошедших реконструкцию ведущих иностранных верфей в конце 90-х годов были созданы автоматизированные центры вырезки, маркирования, разметки и комплектации листовых деталей, сборки и лазерной сварки плоских секций, позволившие перейти на новый уровень экономичности и качества производства (верфь Odense, Дания, Meyer, Германия, Fincantieri, Италия и др.) [13,23].

В настоящее время имеет место отставание в области автоматизации листогибочных работ. Существующие образцы автоматизированных листогибочных вальцов и портальных прессов используются только для изготовления деталей относительно простых форм. Применение в судостроении технологии и оборудования ротационно-локального формообразования обеспечивает получение листовых деталей обшивки корпуса практически любой формы. В данный момент созданию технологии автоматизированной ротационно-локальной гибки (РЛГ) препятствует недостаточная изученность этого процесса, отсутствие разработанных моделей формоизменения детали при гибке в зависимости от параметров управления оборудованием и управляющих программ.

Целью данной диссертационной работы является создание научно-методических основ, обеспечивающих сокращение трудоемкости и повышение эффективности разработки программного обеспечения для расчетного получения управляющих программ автоматизированного оборудования, реализующего технологию РЛГ листовых деталей.

В первом разделе диссертации выполнен анализ технологических процессов и оборудования для изготовления гнутых деталей корпуса судна. Рассмотрены существующие виды гнутых судокорпусных деталей, произведен анализ эффективности применяемых технологий изготовления типовых деталей. Проанализирована область применения ротационно-локального способа формообразования.

Во втором разделе проведен анализ существующих способов моделирования. Построение модели исследуемого процесса ротационно-локального деформирования осуществлено методом конечных элементов. Выполнено сравнение производительности вычислительной техники на базе специализированных многопроцессорных расчетных станций и современных персональных ЭВМ, обоснован выбор программно-аппаратного обеспечения расчетов.

Выбраны модели поведения материала заготовки в процессе гибки, исследуемые типы и схемы деформирования заготовок, типы конечных элементов, разработаны расчетные схемы и компьютерные модели (КМ) процесса ротационно-локального деформирования (РЛД) на основе программного комплекса (ПК) ANS YS. Решены контактные и неконтактные задачи изгиба листа при различной разбивке листовой заготовки и оснастки на конечные элементы. Выполнено сравнение полученных результатов и оценена возможность использования упрощенных схем расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) деталей. Разработана модель процесса РЛГ, определен необходимый перечень исходных данных и выполнен анализ основных допущений.

В третьем разделе исследованы изменения геометрических параметров листа при изгибе в процессе ротационно-локального упругопластического деформирования.

Выполнены расчетно-экспериментальные исследования формоизменения стальной листовой заготовки при деформировании точечными нажатиями и при прокатке по прямой линии. Выявлены зависимости остаточного прогиба, требуемого усилия от задаваемого прогиба, основные закономерности в изменении формы детали при увеличении стрелки прогиба. Найдены рациональные траектории >ибки деталей типовых форм. Исследовано влияние последовательности прокатки на результирующую форму детали в зависимости от различных значений управляемых параметров.

В четвертом разделе определены основные принципы создания технологии, реализующей автоматизированную РЛГ листовых деталей корпуса судна. Разработаны алгоритмы итерационного процесса гибки, проведена апробация итерационной процедуры и выработаны рекомендации по определению количества и шагов параметров итераций. Определены основные технологические параметры автоматизированного изготовления гнутых листовых деталей корпуса судна ротационно-локальным деформированием.

4.4. Выводы.

1. Разработан алгоритм управляемого автоматизированного процесса гибки листовых судокорпусных деталей на основе итерационной процедуры.

2. Разработанная модель может выполнять функцию имитатора работы гибочного оборудования и системы контроля формы детали для отладки итерационных алгоритмов гибки.

3. По результатам апробации выработаны рекомендации по рациональному количеству итераций гибки и выбору параметров нагружения для каждой итерации.

4. Определены основные технологические параметры автоматизированного изготовления гнутых листовых деталей корпуса судна ротационно-локальным деформированием.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В процессе выполнения исследований получены следующие основные результаты:

1. Разработаны расчетные модели процессов ротационно-локального деформирования листового проката на основе метода конечных элементов.

2. Исследовано напряженно-деформированное состояние листовых заготовок при различных схемах приложения формоизменяющих воздействий и способах их моделирования. Определены рациональные траектории для основных типов листовых деталей обшивки корпусов судов.

3. Показано, что рациональные траектории гибки деталей типовых форм совпадают с линиями равной кривизны при приложении постоянного перемещения по траекториям.

4. Предложено использование упрощенных моделей для определения НДС и геометрических параметров листовых деталей с применением эквивалентных опор.

5. Показана эффективность управления стрелкой прогиба и возможность управления процессом изготовления деталей на основе пропорциональной зависимости между заданным и остаточным прогибами при ротационно-локальном изгибе.

6. Выявлено, что заданный прогиб является управляемым параметром, инвариантным к свойствам материала заготовки.

7. Предложен способ определения эффективного диапазона деформирования при управлении вертикальным перемещением.

8. Решена задача определения влияния направления и последовательности прокатки по траекториям гибки в пределах найденного эффективного диапазона.

9. Построена итерационная модель автоматизированного технологического процесса бесшаблонной гибки листовых деталей произвольной конфигурации.

10. Решена задача о подходах к получению заданной формы детали за конечное количество итераций при условии постоянного недогиба.

11. Определены основные технологические параметры автоматизированного изготовления гнутых листовых деталей корпуса судна ротационно-локальным деформированием.

12. Показана целесообразность использования существующих вычислительных ресурсов предприятий для решения сложных задач на основе МКЭ с применением технологии параллельных и распределенных вычислений.

Разработанные расчетные схемы для решения неконтактных задач МКЭ могут быть использованы не только для моделирования процессов РЛГ, но и при решении других задач как судостроения, так и прочих отраслей промышленности.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.Л., Горбач В. Д., Куклин О. С., Шабаршин В. П. Высокие и прорывные технологии гибки и правки // Вестник технологии судостроения. 1998. № 4.
  2. БезуховН.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М.: Высшая школа, 1968.
  3. Н.М. Сопротивление материалов. М.:Физматгиз, 1962.
  4. С.И., Зеличенко АЛ. Гибка листовой стали на станках типа ЛГС. Л.:Речной транспорт, 1956.
  5. В.А. Механические свойства металлов. Часть 1. Л., ЛКИ, 1970.
  6. В.А. Пластичность, прочность и разрушение металлических судостроительных материалов. Л.:Судостроение, 1974.
  7. Г. С., Андреев В. И. и др. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности. М.: АСВ, 1995.
  8. В.И., Куклин О. С., Шабаршин В. П., Ширшов В. Г. Технология и оборудование для изготовления корпусных деталей из алюминиевых сплавов. Л. .-ЦНИИ «Румб», 1983.
  9. В.В., МарголинЯ.Г. «Требования к информационному обеспечению математического моделирования процессов изготовления гнутых листовых деталей». Доклад на конференции «МОРИНТЕХ-99». СПб.: ООО «НИЦ «Моринтех», 1999
  10. В.Д., Куклин О. С., БрукМ.Б., Попов В. И., Соколов О. В., Шуньгин В. Ю. Многофункциональная гибочно-правильная машина // Описание изобретения к патенту Российской Федерации № 2 129 929.
  11. В.Д., Соколов О. Г., Левшаков В. М., Чабан В. Л., А.А.Васильев, Игнатов А.Г. «Опыт использования лазерных технологий в судостроении» // Судостроение, № 1, 2000 г.
  12. Густиано Ди Филиппо, Лучано Манзони, Паоло Мачио. «Комплексный корпусообрабатывающий цех: реальные пути автоматизации производства». Перевод статьи из журнала Journal of ship production, Nov. 1998, vol. 14, № 4
  13. В.И., Николаева О. И. Машиностроительные стали. М.: Машиностроение, 1981.
  14. Заготовки листовые и профильные. Типовой технологический процесс гибки и правки локальным деформированием на многофункциональных гибочно-правильных станках. РД 5Р. ГКЛИ-0101−203−93. СПб, 1993.
  15. О. «Метод конечных элементов в технике». Перевод с английского. М., «Мир», 1975
  16. Информационные материалы, демонстрационные версии программ с Интернет-сайтов компаний-разработчиков ANSYS, MSC Software (NASTRAN, PATRAN, MARC), COSMOS и др.
  17. Промежуточный отчет о НИР. Шифр темы «Гибка» ГКЛИ 3210−017−99. СПб, ЦНИИТС, 1999.
  18. А.Ю. «Общая теория пластичности с линейным упрочнением». Укр. Мат. Журн., 1954, т.6, № 3.
  19. Концепция развития судокорпусного производства до 2010 года. ГКЛИ-3210−035−2000 // ФГПУ ЦНИИТС, СПб, 2000
  20. A.B., Бржозовский Б. М., Челпанов И. Б. Формообразование сложнопрофильных деталей на технологических роботах гибки с растяжением. Саратов: СГТУ, 1996.
  21. О.С. Теория и расчет процессов холодной гибки высокопрочных сталей и легких сплавов. Л: ЦНИИ «Румб», 1982.
  22. О.С., Брук М. Б. Гибочно-правильный станок // Описание изобретения к патенту Российской Федерации № 2 102 170.
  23. О.С., Брук М. Б. Технология и оборудование для формообразования толстостенных оболочек и их элементов. Л.:ЦНИИ «Румб». 1996.
  24. О.С., Брук М. Б., Попов В. И., Шуньгин В. Ю. Перспективные процессы холодной гибки листовых деталей // Вестник технологии судостроения. 1998. № 4.
  25. О.С., Быков В. А. Деформируемость и работоспособность корпусных сталей. Л.-.ЦНИИ «Румб», 1989.
  26. О.С., Левшаков В. М. Прорывные технологии гибки и правки // Труды второй международной конференции по морским интеллектуальным технологиям. 1997.
  27. О.С., Михайлов B.C., Ширшов И. Г. Проблемы повышения качества изготовления корпусных конструкций. Л.:ЦНИИ «Румб», 1988.
  28. О.С., Попов В. И., Брук М. Б., Шуньгин В. Ю. Новое поколение гибочно-правильного оборудования // Судостроение. 1997. № 3.
  29. О.С., Ширшов И. Г., Шабаршин В. П. Пути автоматизации гибки листовых деталей судового корпуса // Судостроение. 1980. № 1.
  30. ЛысовМ.И. Теория и расчет процессов изготовления деталей методами гибки. М.: Машиностроение, 1966.
  31. ЛысовМ.И., ЗакировИ.М. Пластическое формообразование тонкостенных деталей авиатехники. М. Машиностроение, 1966.
  32. МалининН.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975.
  33. МарголинЯ.Г. «Компьютерное моделирование процессов изготовления гнутых листовых деталей». Труды международного форума по проблемам науки, техники и образования. // Под ред. В. П. Савиных, В. В. Вишневского. -М.:Академия наук о Земле, 1999, 186с.
  34. В.Д., Ганов Э. В. и др. Основы технологии судостроения. Л.: Судостроение, 1980.
  35. П.Г., Дуденков В. М., Сопротивление деформации и пластичность алюминиевых сплавов. М.:Металлургия, 1979.
  36. А.Т., Никонов С. Н. Судовой гибщик. Л.-.Судостроение, 1968.
  37. E.H. Гибка, обтяжка и правка на прессах. М.: Машиностроение, 1959.
  38. E.H. Технология штамповки крупногабаритных деталей М. Машиностроение, 1973.
  39. E.H., Гибка и правка на ротационных машинах.1. М.: Машиностроение, 1967.
  40. Г. С., Можаровский Н. С., Уравнения и краевые задачи теории пластичности и ползучести. Киев.: Наука думка, 1981.
  41. A.A., Няшин Ю. И., Трусов П. В. «Остаточные напряжения. Теория и приложения». М., Изд. «Наука», 1982.
  42. В.А. «Теория пластичности и ползучести». Д., ЛКИ, 1975
  43. В. А. Хархурим И.Я. «Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций». JL: Судостроение, 1974.
  44. Проспекты фирм Volkswerft GmbH Stralsund IBM, MTW Schiffswerft, Nieland, Colly Bombled.
  45. РвачевВ.Л., Проценко B.C., Контактные задачи теории упругости для неклассических областей. Киев: Наукова думка, 1977.
  46. И.А. Холодная гибка стальных листов под прессом. Л.: Судпромгиз, 1951.
  47. И.А., Трескунов П. И. Гибочные работы в судостроении. Л.: Судпромгиз, 1953.
  48. A.A., УпыревВ.М., Шуньгин В. Ю. Математическое моделирование процессов упругопластического формообразования листов судовой поверхности // Труды Второй международной конференции по морским интеллектуальным технологиям. СПб, 1997.
  49. Л. Применение метода конечных элементов. М.: «Мир», 1979
  50. П.М. Классификация корпусных деталей и определение основных параметров технологического процесса. «Судостроение», № 2, 1970.
  51. П.М. Механизация и автоматизация технологических процессов в корпусообрабатывающих цехах. «Судостроение», № 10, 1970
  52. П.М., Зефиров И. В., Обработка корпусной стали. Л.: Судостроение, 1972.
  53. А.Н., Веселков В. В., Куклин О. С., Платонов Ю. И., Марголин .Г. Компьютерное моделирование и экспериментальная проверка процессов ротационно-локальной гибки. С-Пб, Судосторение, 1999. № 6.
  54. А.Н., Куклин О. С. «Программно-управляемые технологии и оборудование бесшаблонной гибки листового проката». Доклад на конференции «МОРИНТЕХ-99». СПб.: ООО «НИЦ «Моринтех», 1999
  55. Смирнов Аляев Г. А., Чикидовский В. П. Экспериментальные исследования в обработке металлов давлением. Л.: Машиностроение, 1972.
  56. Смирнов Аляев ГА. Сопротивление материалов пластическому деформированию. М.: Машиностроение, 1972.
  57. Соколовский .В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 1969.
  58. Степанов .Г., Брук .Б. и др. Штамповка элементов корпусных конструкций. Л.: Судостроение, 1972.
  59. Тарновский .Я., Леванов .И., Поксеваткин М. И. Контактные напряжения при пластической деформации. М.: Металлургия, 1966.
  60. Технология судостроения / Под ред. В. Д. Мацкевича. Л.: Судостроение, 1971.
  61. С.П. Курс теории упругости. Киев: Наукова думка, 1972.
  62. ТомленовА.Д. Теория пластичности деформирования металлов. М.: Металлургия, 1972.
  63. О.И. Основы теории упругости и пластичности. М.: Наука, 1984.
  64. A.B. Механические свойства сталей и сплавов при пластическом деформировании. М.: Машиностроение, 1971.
  65. У исков Е.П., ДжонсонУ., Колмогоров В. Л. и др. Теория пластических деформаций металлов. М.: Машиностроение, 1983.
  66. Холодная гибка листов сложной кривизны под гидравлическими прессами. Руководящие материалы. Л.: ЦНИИТС, 1951.
  67. В.П., Ширшов И. Г., Куклин О. С. Современные средства технологического оснащения корпусообрабатывающих цехов. Л.: ЦНИИ «Румб», 1985.
  68. В.Ю. «Исследования и разработка технологических процессов ротационно-локальной гибки листовых деталей обшивок корпусов судов». СПб, 1999.
  69. В.Ю., Брук М. Б., Попов В. И. Анализ силовых и энергетических параметров гибочно-правильного оборудования // Труды второй международной конференции по морским интеллектуальным технологиям. СПб., 1997.
  70. ANSYS/ED Help System for Release 5.4. SAS IP, 1997
  71. Chung Doo Jang Seung II Seo and Dae Eun Ко/ A study on the Prediction of Deformations of Plates Due to line Heating a Simplified Thermal Elasto-Plastic Analysis // Journal of Ship Production. 1997. № 1.123
  72. Hardt D., Wright A., Constantine E. A Design- Oriented Model of Plate Forming for Shipbuilding // Journal of Ship Producnion. 1990. № 4.
  73. Jong Gue Shin and Won Don Kim/ Kinematic Analysis of the Process Planning for Compounding // Journal of Ship Production. 1997. № 1.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!