مطالعه تجربي و تحليل المان محدود روش حرارت خطي جهت شكل دهي ورق هاي فلزي مورد استفاده در بدنه شناورها

Experimental Test and Finite Element Analysis of Line Heating Method for Forming of Ship Hull Steel Plates

هدف از اين پژوهش، آزمايش و تشريح مكانيزم فرآيند شكل‌دهي كه آن را شكل‌دهي حرارتي مي‌نامند، به همراه توسعه ابزار عددي براي محاسبه موثر و پيش‌بيني رفتار آن مي باشد. فرآيند شكل‌دهي شامل گرم كردن نمونه ورق فولادي در ناحيه خطوطي كه از قبل مشخص شده، بوسيله تورچ و گاز استيلن براي ايجاد انحنا و فرم دهي مد نظر مي‌باشد. امروزه اين روش كه بطور گسترده‌اي در توليد ورق پوسته و سازه بدنه كشتي بكار مي‌رود، به عنوان يك فرايند جايگزين و يا مكمل ساير روش‌هاي شكل‌دهي در صنايع كشتي سازي از قبيل پرس و نورد مي‌باشد. به كارگيري يك روش معقول و منطقي در انتخاب ميزان حرارت و نحوه اجراي روش شكل‌دهي حرارتي، اين فرايند را بسيار مقرون به صرفه خواهد كرد. لذا تحقيقات زيادي در خصوص كسب فناوري شكل‌دهي حرارتي به جهت عامل بالقوه صرفه اقتصادي آن انجام شده است. در اين مقاله، آزمايش تجربي و شبيه سازي عددي روش حرارت خطي برروي ورق دريايي گريد E انجام شده است. نتايج بدست آمده از تحليل المان محدود حرارتي و مكانيكي و نيز نتايج آزمايش تجربي نشان داد كه با استفاده از حرارت گاز اكسي- استيلن مي توان انحناي ملايمي در ورق ايجاد نمود كه در ساخت بدنه شناورها كاربرد دارد. اثر ميزان حرارت ورودي و افزايش خطوط حرارتي در اين تحقيق ارزيابي شده است. نتايج نشان داد كه با افزايش دو خط حرارتي در ورق با عرض 700 ميلي‌متر ميزان تنش بيشينه 6 درصد افزايش مي يابد و افزايش حرارت ورودي ميزان خميدگي را افزايش مي دهد.

The purpose of this research is to examine and explain the mechanisms of the forming process called ‘line heating’ and to develop numerical tools for efficient calculation and prediction of its behavior. The forming process consists of steel plate heating in a predetermined pattern of lines by means of a gas torch so that the plate assumes a certain‚ curved shape. Today this method is widely applied in the production of ship hull shell plate and construction is an alternative or supplement to other forming methods such as pressing and rolling. Considering a rational method for the determination of heating line patterns and heating content would be very beneficial. Much research is carried out in industry and at universities to achieve this method technology ‚ as the potential economic benefit is obvious. In this paper, experimental test and numerical simulation of Line Heating method has been done on naval plate-Grade E. Thermal and mechanical finite element analysis has been done separately. Experimental test results show that by using Oxy-Acetylene gas heat a smooth curvature can be made on plate. Effect of heat input and increasing of heating lines have been studied in this research. Results show that increasing two heating lines on plate will increase maximum stress 6% and increasing heat input will enhance bending effect.