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船用钢板移动电磁感应加热温度及变形特性

船舶工程 2019年第4期41卷 104-113页

作者：张水明柳存根汪学锋兰宏凯上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

采用带间隙双回路反向电流(ODIG)感应器作为热源,基于ANSYS多物理场耦合数值模拟方法,结合感应器及周围空气动态移动方法,建立移动式电磁-热交互耦合数值模拟模型。将获得的瞬态温度作为载荷,进行热-弹塑性数值分析,研究船用钢板移动电... 详细信息

采用带间隙双回路反向电流(ODIG)感应器作为热源,基于ANSYS多物理场耦合数值模拟方法,结合感应器及周围空气动态移动方法,建立移动式电磁-热交互耦合数值模拟模型。将获得的瞬态温度作为载荷,进行热-弹塑性数值分析,研究船用钢板移动电磁感应加热温度分布和变形分布。分析不同工艺参数(感应器与钢板间隙g、钢板厚度H、电流频率F、电流峰值Ipeak和移动速度v)对热成形(最高温度Tum、宽度b和厚度h)和变形(横向收缩δz和横向角变形θz)特性的影响。结果表明:温度云图为带预热的双椭圆外形;影响热成形特性的主要因素为Ipeak、v和g;影响变形最主要的因素是Ipeak和H。

关键词：船用钢板移动电磁加热 ODIG感应器热成形特性热变形

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船用钢板高频感应加热热源简化计算方法

中国舰船研究 2018年第5期13卷 18-24页

作者：张正星赵耀胡小才杨振华中科技大学船舶与海洋工程学院湖北武汉430074

[目的]在钢板感应加热的数值计算中,通常采用磁热耦合计算方法。该方法虽然结果准确,但建立的模型非常复杂,且计算需耗费大量时间。为此,[方法]通过计算和理论推导,提出一种高频感应加热热源的简化计算方法,以一个空间函数形式的热源模... 详细信息

[目的]在钢板感应加热的数值计算中,通常采用磁热耦合计算方法。该方法虽然结果准确,但建立的模型非常复杂,且计算需耗费大量时间。为此,[方法]通过计算和理论推导,提出一种高频感应加热热源的简化计算方法,以一个空间函数形式的热源模型来代替复杂的电磁热耦合计算。使用COMSOL Multi-physics软件建立钢板静止式感应加热有限元模型,运用磁热耦合计算方法和简化方法分别计算钢板加热后的温度场,并对采用2种方法得到的温度场分布结果进行比较,以验证简化方法应用到热源模型的可靠性。[结果]结果表明,运用所提简化计算方法得到的热源模型具有可靠性。[结论]相比于磁热耦合的方法,采用热源简化方法计算钢板感应加热过程,可以有效缩短计算时间,且在钢板移动式感应加热的计算中,能很好地解决模型过于复杂、计算时间过长等问题。

关键词：船用钢板高频感应加热热源模型磁热耦合简化计算方法

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船用钢板单点局部下压弯曲成形特性研究

船舶工程 2014年第4期36卷 78-82页

作者：吴重轮赵耀华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉430074

通过有限元计算,分析了摩擦、加载方式、板厚以及屈服强度对单点局部下压成形形状以及回弹的影响,并分析了出现反曲率局部变形的原因。首先,对单点局部下压成形特征进行了分析。然后,对不同条件下的成形进行计算和分析。最后,对反曲率... 详细信息

通过有限元计算,分析了摩擦、加载方式、板厚以及屈服强度对单点局部下压成形形状以及回弹的影响,并分析了出现反曲率局部变形的原因。首先,对单点局部下压成形特征进行了分析。然后,对不同条件下的成形进行计算和分析。最后,对反曲率局部变形出现的原因进行了分析。结果表明,摩擦、加载方式对成形影响不大,而板厚、屈服强度对成形的影响较大;反曲率局部变形出现的原因是周边板材料的约束使得下轮与板接触区出现负弯矩。

关键词：船用钢板单点局部弯曲板成形回弹数值仿真

TMCP型FH36级船用钢板在不同温度下的摩擦磨损性能研究

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摩擦学学报 2023年第4期43卷 421-428页

作者：孙士斌强强王东胜赵子铭康健常雪婷上海海事大学物流工程学院上海201306 上海海事大学海洋科学与工程学院上海201306 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819

FH36钢材作为使用在低温恶劣环境下的大型货轮、客轮及海工装备急需基础材料,因其低温高强以及高韧性能得到广泛关注.FH36钢材在冰区环境使用时,不可避免受到冰载荷摩擦磨损破坏作用.本研究中对使用控轧控冷工艺(Thermo mechanical cont... 详细信息

FH36钢材作为使用在低温恶劣环境下的大型货轮、客轮及海工装备急需基础材料,因其低温高强以及高韧性能得到广泛关注.FH36钢材在冰区环境使用时,不可避免受到冰载荷摩擦磨损破坏作用.本研究中对使用控轧控冷工艺(Thermo mechanical control process,TMCP)制备的不同厚度的FH36级船用钢板在20、−5和−20℃条件下的摩擦磨损性能开展试验分析.使用UMT-2 TriboLab型多功能摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,试验选取磨球为氧化铝磨球,直径为8 mm,摩擦方式是球面接触,往复摩擦距离5 mm,载荷为20 N,频率2 Hz,测试的时间为2 h.使用Bruker Contour GT-1型白光干涉仪对钢样在摩擦磨损后的磨痕轮廓进行测量.利用公式通过摩擦磨损试验后钢样的体积损失计算出钢样的磨损量,并对摩擦磨损试验所得到的摩擦系数和磨损量进行对比分析.使用CXS-5TAH-118340扫描电子显微镜对钢样的表面微观形貌进行观察并进行摩擦磨损机理分析.试验结果表明,不同轧制深度部位的微观组织变化会直接影响钢材的耐磨性能.轧制钢板表层组织以铁素体和珠光体为主,1/2处组织以铁素体、珠光体和粒状贝氏体为主;两种钢板表层硬度均高于1/2处样品的硬度,其中厚度为20 mm钢板表层和1/2处硬度分别为490 HV和441 HV;厚度为40 mm钢板表层和1/2处硬度分别为507 HV和451 HV;在2、−5和−20℃条件下,钢板表层的平均摩擦系数都明显高于1/2处的平均摩擦系数,相应的磨痕深度、宽度以及磨损量都较小.另外,低温环境对FH36级船用钢板的耐磨性影响较大,表层及1/2处样品的磨损量均随着温度降低逐渐加大,磨损机理以磨粒磨损为主,以疲劳磨损和黏着磨损为辅.

关键词： FH36 船用钢板低温摩擦系数摩擦磨损

新型船用钢板与Al_2O_3球的摩擦磨损性能测试与模拟

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上海海事大学学报 2019年第1期40卷 90-96页

作者：王东胜王士月楼雪莹沈树阳常雪婷孙士斌尹衍升上海海事大学海洋科学与工程学院上海201306 上海海事大学物流工程学院上海201306

为研究新型船用钢板的摩擦磨损性能,用UMT-3 TriboLab摩擦磨损试验机测试这种钢板在不同环境温度下的摩擦因数(载荷为50 N、往复速度50 mm/s),用白光干涉仪测量试样磨痕截面轮廓线,用ABAQUS对Al2O3球与这种钢板组成的摩擦副建模。将测... 详细信息

为研究新型船用钢板的摩擦磨损性能,用UMT-3 TriboLab摩擦磨损试验机测试这种钢板在不同环境温度下的摩擦因数(载荷为50 N、往复速度50 mm/s),用白光干涉仪测量试样磨痕截面轮廓线,用ABAQUS对Al2O3球与这种钢板组成的摩擦副建模。将测量得到的相关参数输入到计算模型中,采用区域网格划分方法对接触变形过程进行模拟,得到接触区域的应力、应变和塑性变形。结果表明:在球与钢板接触初期,在同等载荷情况下,钢板的磨损量随温度的降低而增加;摩擦磨损过程中的温升、过渡层和磨屑对摩擦磨损行为有一定的影响;采用区域网格划分方法可以有效计算钢板的理论应变和磨痕截面轮廓线;由于摩擦磨损过程中温升、磨屑等因素的存在,基于赫兹接触理论的有限元模拟结果与实际磨损结果有一定的误差,试验环境温度越低,该误差就越小。

关键词：船用钢板磨损有限元 ABAQUS

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船用钢板材料在淡水环境中初期腐蚀行为

装备环境工程 2017年第9期14卷 73-79页

作者：郝张科陈志飚张东潘莹周学杰武汉材料保护研究所武汉430030 特种表面保护材料及应用技术国家重点试验室武汉430030 中国船级社武汉规范研究所武汉430030

目的研究船用钢板材料在长江淡水环境中的初期腐蚀行为。方法运用形貌分析、腐蚀质量损失、XRD、开路电位、极化曲线等方法研究Q235B和CCSA两种船用钢板材料在室外长江淡水环境中不同暴露方式(水面大气、半浸、全浸)及不同浸泡时间(0.5,... 详细信息

目的研究船用钢板材料在长江淡水环境中的初期腐蚀行为。方法运用形貌分析、腐蚀质量损失、XRD、开路电位、极化曲线等方法研究Q235B和CCSA两种船用钢板材料在室外长江淡水环境中不同暴露方式(水面大气、半浸、全浸)及不同浸泡时间(0.5,1 a)腐蚀行为;室内长江淡水环境不同暴露方式(半浸、全浸)浸泡768 h内的腐蚀行为;室内长江淡水环境全浸泡下在不同时间(0~14 d)的电化学腐蚀行为。结果两种船用钢板材料在武汉长江淡水中腐蚀严重,半浸泡环境下腐蚀速率最大,达到100μm/a,水面区大气腐蚀速率最小,腐蚀速率为30μm/a左右,全浸区腐蚀速率为80μm/a左右,1 a和0.5 a的腐蚀速率相近,CCSA耐蚀性优于Q235B。室内长江淡水浸泡环境下两种船用钢板材料腐蚀电位随时间而降低,2d后趋于稳定;半浸泡环境下腐蚀速率大于全浸区;极化曲线说明浸泡2 d后,腐蚀速率降低且趋于稳定。结论 CCSA耐蚀性优于Q235B,半浸泡环境下腐蚀最严重,其次为全浸区,水面大气环境腐蚀最小。

关键词：船用钢板淡水环境腐蚀

基于ANSYS的船用钢板移动电磁感应加热温度场数值模拟研究

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热加工工艺 2019年第21期48卷 80-85页

作者：张水明柳存根汪学锋兰宏凯上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

以带间隙双回路反向电流ODIG感应器为热源,基于ANSYS多物理场耦合数值方法,结合感应器及周围空气动态移动方法,建立了移动电磁-热交互耦合数值模型。分别研究了初始和稳定时刻的上表面、对称面和横截面的温度分布,讨论了上表面加热线方... 详细信息

以带间隙双回路反向电流ODIG感应器为热源,基于ANSYS多物理场耦合数值方法,结合感应器及周围空气动态移动方法,建立了移动电磁-热交互耦合数值模型。分别研究了初始和稳定时刻的上表面、对称面和横截面的温度分布,讨论了上表面加热线方向(x轴)在6个时刻的温度曲线。在上下表面分别定义3个测温点,研究其温度历时曲线。结果表明,600℃以上温度云图为椭圆外形;上表面测温点为预热双峰曲线,下表面测温点为线性上升单峰曲线;上表面温度主要由集肤层的涡电流引起,下表面温度由热传导引起;前线圈能够实现预热,后线圈提高最大温度和加热深度;感应器对称面正下方的温度最高,沿着感应器长度方向温度逐渐减小。

关键词：船用钢板移动电磁感应加热 ODIG感应器温度场分析电磁-热交互耦合分析

船用钢板微纳药芯焊丝焊接接头的组织及硬度分布

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焊接技术 2018年第7期47卷 69-72页

作者：钱晓忠王宏宇汪涵丁扬无锡职业技术学院控制技术学院江苏无锡214121 江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

研究了采用添加纳米稀土颗粒的微纳药芯焊丝焊接EH36船用钢板焊接接头的组织和硬度分布,并与相同试验条件下的普通药芯焊丝焊接接头进行了对比。研究表明,微纳药芯焊丝中所引入的纳米稀土颗粒,不仅发挥了纳米效应,细化了焊缝区的组织,... 详细信息

研究了采用添加纳米稀土颗粒的微纳药芯焊丝焊接EH36船用钢板焊接接头的组织和硬度分布,并与相同试验条件下的普通药芯焊丝焊接接头进行了对比。研究表明,微纳药芯焊丝中所引入的纳米稀土颗粒,不仅发挥了纳米效应,细化了焊缝区的组织,而且还发挥了稀土活性效应,促使热影响区组织和层间重熔区组织得到细化、焊接接头尺寸减小以及表面变得光滑。

关键词：药芯焊丝船用钢板微纳粉纳米稀土颗粒

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船用钢板缺陷漏磁检测系统的研究

船用钢板缺陷漏磁检测系统的研究

作者：杜天玉集美大学

学位级别：硕士

船舶航行所处环境特殊,外部受力严重,内部结构复杂,船体钢板极易形成各种不同的缺陷,对船舶正常运营安全产生威胁。钢板缺陷的存在将严重影响船舶运行的稳定、可靠。为了确保船舶安全,必须对船用钢板进行定期检测,以便及时修复或更换缺... 详细信息

船舶航行所处环境特殊,外部受力严重,内部结构复杂,船体钢板极易形成各种不同的缺陷,对船舶正常运营安全产生威胁。钢板缺陷的存在将严重影响船舶运行的稳定、可靠。为了确保船舶安全,必须对船用钢板进行定期检测,以便及时修复或更换缺陷构件。本文提出了漏磁理论模型计算、有限元模拟和试验三种方法对钢板缺陷漏磁场进行分析。介绍了漏磁产生的机理,针对不同形式的缺陷,采用磁偶极子模型分析方法对裂纹参数（裂纹深度、宽度、提离值等）进行分析并得出影响规律,并分析漏磁场强度和其它相关因素的关系。通过对不同磁化方式的对比分析和本文的研究对象,采用永磁体局部磁化方式,并选用铷铁硼作为永磁材料,设计了磁化结构的初始模型,并对磁化强度和工作点进行研究。通过ANSYS建立有限元模型,对励磁装置进行优化设计,包括永磁铁的厚度、宽度、磁化间隙等进行分析,设计最合理的磁化装置;通过ANSYS仿真结果查看磁力线分布情况,漏磁场的大小分布情况,缺陷附近的漏磁信号等,为漏磁信号的检测提供了依据。根据钢板检测的特点,通过比较选择漏磁线圈传感器阵列方式进行信号采集,利用电磁检测仪对实验钢板进行检测,并对检测结果进行分析得出:检测信号出现正负跳变时,说明此时传感器阵列所在的位置即为缺陷位置。根据跳变信号的幅值可以判断缺陷深度的大致范围,同时根据跳变信号覆盖通道数的范围可以了解缺陷的宽度信息。本文对漏磁场的分析将为漏磁检测仪器的开发提供依据。

关键词：漏磁检测缺陷有限元磁化结构船用钢板