船舶大曲率不可展曲板的力-热协同变形与工艺规划研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51775342
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0509.加工制造
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The undevelopable surfaces are widely used in shipbuilding industry. However, this curved surface is fabricated through the thermal forming based on the experience. This proposal put forward a novel forming process based on mechanical and thermal forming of undevelopable curved plates with large curvatures, which means that the undevelopable surface is formed by laser line heating from the single-curved shape fabricated by mechanical forming. Since the mechanical and thermal forming method involves multiple solutions, the study of the strain optimization and relationship of in-pane and out-of-plane strains are carried out to formulate the process planning of mechanical and thermal forming..This project investigates the mechanical and thermal forming of double-curved surface based on the reverse and forward method using theoretical analysis, numerical simulation and experiments. The strain energy optimization during the surface development is established, which can give unique solution from the double-curved shape to single-curved shape. Based on the characterization of the in-plane and out-of-plane strains, the direction of the comprehensive strain can be determined, which helps the laser scanning path planned. The deformation behavior of the plate heated by the laser beam under multiple constraints is investigated, which can determine the heating parameters (laser power and scan velocity) for each heating line based on the database. This proposed method can provide an effective and controllable way for forming of the curved plate. .Through this project, the mechanics theory for the development of the double-curved shape and the method for the comprehensive strain of in-plane and out-of-plane strains can be established, which enriches the basic theory in compound forming using multiple energies. The indirectly coupled mechanical and thermal forming method can realize the digital and automated process in shipbuilding industry. This research will be of great academic and industrial value.
针对船舶大曲率不可展曲板小批量、多规格的成形需求,基于平板-单曲率板-不可展曲板的成形工艺流程,采用逆向反求与正向求解的研究方法,开展力-热协同成形的应变反求优化与综合表征研究,解决机械-轨迹加热成形存在的曲面展开和路径规划多解问题,形成力-热间接耦合成形的工艺方法,突破不可展曲板成形依赖经验的技术瓶颈。建立不可展曲面展开过程中的应变优化模型,实现不可展曲板的唯一展开,形成机械成形工艺方法;探索板内和板外应变综合表征方法,实现加热轨迹在曲面上的规划,通过多约束加热变形行为研究,完成加热参数的选取,形成轨迹加热的工艺方法;基于机械-轨迹加热协同成形工艺的优化,实现不可展曲板的高效可控成形。通过本项目研究,可以建立不可展曲面板展开的力学理论和曲板应变的综合方法,充实复合能量场成形的基础理论;形成的力-热间接耦合成形工艺方法,可以实现舰船全流程的数字化和自动化制造,具有重要的学术意义和产业价值。

结项摘要

船舶外板形状包含多种不可展曲面(马鞍形、扭曲形和帆形等),属于典型的小批量、多品种生产模式。传统机械冷成形(冲压、辊压、多点成形等)存在材料开裂和褶皱等成形缺陷。而轨迹加热成形属于热累积无模成形技术,但单次扫描变形量有限,成形效率较低。因此本项目采用机械-轨迹加热协同成形方式,通过高效的机械加工方法将平板成形为接近目标不可展曲板的单曲率曲面,再利用柔性的轨迹加热方法完成不可展几何特征成形。.本项目建立了不可展曲面展开过程中的应变优化模型,实现了不可展曲板的唯一展开,形成机械成形工艺方法;探索了板内和板外应变综合表征方法,实现了加热轨迹在曲面上的规划,通过多约束加热变形行为研究,完成加热参数的选取,形成了轨迹加热的工艺方法;基于机械-轨迹加热协同成形工艺的优化,实现了不可展曲板的可控成形。.本项目基于平板-单曲率板-不可展曲板的成形工艺流程,采用逆向反求与正向求解的研究方法,开展力-热协同成形的应变反求优化与综合表征研究,解决机械-轨迹加热成形存在的曲面展开和路径规划多解问题,形成力-热成形的工艺方法,突破不可展曲板成形依赖经验的技术瓶颈。实现了DH36、AH40等高强钢大尺度(4 m×1.25 m×8 mm)船用板材帆型面的成形,曲面精度达到国军标规定要求。相关研究成果为装备预研船舶重工联合基金项目“智能曲板激光成型技术”(2019-2020)的成功申报提供了研究基础,也为与中国航天科工三院的合作项目“钛合金翼舵类蒙皮激光热弯曲快速成形技术研究”(2021-2022)提供了技术支撑。.本项目建立的不可展曲面板展开力学理论和曲板应变的综合方法,充实了复合能量场成形的基础理论;形成的复合成形工艺方法,可以实现舰船全流程的数字化和自动化制造,具有重要的学术意义和产业价值。以第一作者/通讯作者发表SCI论文2篇,中文核心论文2篇,申请发明专利1项,指导硕士学位论文2篇(均获学院优秀硕士学位论文)。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
基于固有应变的船板激光热成形研究
  • DOI:
    10.14128/j.cnki.al.20204001.067
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    应用激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    唐鹏翔;沈洪
  • 通讯作者:
    沈洪
Process modelling in laser forming of doubly-curved sheets from cylinder shapes
圆柱体双曲面板材激光成型的工艺建模
  • DOI:
    10.1016/j.jmapro.2018.08.027
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Journal of Manufacturing Processes
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Shen Hong;Wang Han;Zhou Wentao
  • 通讯作者:
    Zhou Wentao
扭曲面激光热成形应用研究
  • DOI:
    10.14128/j.cnki.al.20183801.095
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    应用激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周文韬;沈洪;王晗
  • 通讯作者:
    王晗
Laser forming of doubly curved plates using minimum energy principle and comprehensive strain control
利用最小能量原理和综合应变控制的双曲板激光成形
  • DOI:
    10.1016/j.ijmecsci.2018.07.005
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
    International Journal of Mechanical Sciences
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Shen Hong;Zhou Wentao;Wang Han
  • 通讯作者:
    Wang Han

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其他文献

溃疡性结肠炎活动期的病机与治法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    南京中医药大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺海辉;沈洪;叶柏
  • 通讯作者:
    叶柏
华蟾素胶囊联合化疗治疗胃癌的Meta分析
  • DOI:
    10.13210/j.cnki.jhmu.20200910.002
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    海南医学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    葛延平;徐泳;朱磊;邢敬;沈洪
  • 通讯作者:
    沈洪
黄芩苷对溃疡性结肠炎模型大鼠NF-κB表达的影响
  • DOI:
    10.14148/j.issn.1672-0482.2016.0447
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    南京中医药大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱磊;沈洪;顾培青;蒋寅;刘亚军;张露;成家飞
  • 通讯作者:
    成家飞
清肠化湿方治疗溃疡性结肠炎活动期湿热内蕴证的疗效观察
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国中西医结合杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺海辉;沈洪;郑凯;顾培青;朱磊;刘亚军;刘增巍
  • 通讯作者:
    刘增巍
清肠化湿汤对肠道细菌增殖影响的体外研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中华中医药杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高翔;李萍;田敬华;洪燕英;沈洪;张会存;汪红兵
  • 通讯作者:
    汪红兵

其他文献

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沈洪的其他基金

薄板驱动器激光微矫形双变形机理与工艺规划研究
  • 批准号:
    51105254
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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