三维移动式钢板高频感应加热成形电磁-热-力全耦合有限元建模研究

• 作者: 刘紫阳 张继祥 徐昱 王帅 王智祥 钟厉
• 来源期刊: 船舶力学
• 学科: 物理学
• 关键词: 热应力成形 高频感应加热 ANSYS 单元选取法 热源模型
• 年，卷（期）: 2016,（3）
• 所属期刊栏目: 结构力学
• 页码范围: 348-362
• 页数: 15页
• 分类号: O343.6
• 字数: 1276字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1007-7294.2016.03.011

摘要

文章基于ANSYS-APDL语言，建立了三维移动式钢板高频感应加热成形电磁—热—力多物理场耦合有限元模型，并使用线圈单元选取法实现了感应线圈热源模型的移动。文中采用此模型研究了Q345钢板在不同加热功率下的变形情况，得到如下结论：钢板加热时受热不均匀，加热区上下表面温差很大最后阶段出现端部效应；随着加热功率的增大，钢板表面瞬时最高温度也增大；加热过程中钢板最大压应力出现在上表面加热区前端，最大拉应力出现在钢板上表面加热区的前方；冷却后钢板最大压应力出现在加热线末端，最大拉应力出现在加热线中段区域；开始时加热区上翘，已加热区冷却下凹，当热源接近末端时，已加热变形区上翘，钢板经过冷却后，整体下凹；随着加热功率的增大，加热区域Y方向变形 Uy越大，钢板弯曲角度线性增大，曲率半径先减小后趋于定值；改进后模型的模拟结果与相同实验参数下的实验结果基本吻合，与传统模拟方法相比更接近实验结果。