用於初始外加變形條件的線加熱系統及其方法
2023-05-23 11:50:16 2
專利名稱：用於初始外加變形條件的線加熱系統及其方法
技術領域：
本發明涉及線加熱方法及其系統，尤其涉及考慮初始外加變形條件的線加熱方法及其系統。
背景技術：
船體具有根據工程技術(包括流體力學、結構力學及震動)設計的三維表面，並且通過對具有某一厚度的鋼板進行處理而製得。船體的外部板的加工精度可決定整條船的設計性能。通過兩種方式將外部板處理成三維形狀，一種是通過衝壓機或輥壓機進行的初級機械冷加工方式，第二種是例如通過用氣焊槍對鋼板進行加熱的二級熱加工方式。所述冷加工為利用輥壓，層壓，或曲壓形成曲率的冷加工方法，並且現今大多數的船塢主要用此方法形成可展形狀。所述可展形狀係指可通過簡單的彎曲而無需斷裂板表面內的收縮或膨脹就可製得的形狀。熱加工系通過使用熱源(諸如氣焊槍、高頻感應加熱設備等)對鋼板進行加熱而導致收縮、膨脹、及彎曲變形，而將鋼板製成三維彎曲形狀。此處，熱加工中的收縮及膨脹具有這樣的物理/動態特性，即，無任何特定的發生方向。然而，熱加工中只有形成或抑制某一方向的變形，才可能製得所設計的目標曲率。因此，為了通過熱加工將鋼板處理成所需的形狀，不僅是需要輸入至鋼板適當位置處的適當熱量，適當位置處的強迫邊界也是必須的。一般通過在鋼板的適當位置處畫加熱線，然後向加熱線提供適當的熱，從而完成所述二級熱加工。此處，這些任務主要通過手工操作完成，而這些手工操作絕大多數由10 年以上工作經驗的高技術操作者進行。根據表面的高斯曲率，一般將船的彎曲外板分為凹型(高斯曲率>0)、鞍型(高斯曲率<0)、及圓柱型(高斯曲率=0)。凹型還可分為純凹型和扭曲型。大多數的造船商根據曲率的形狀區別熱加工方法而通過操作者的手工加熱產生最終的形狀。熱加工方法主要分為線加熱和三角形加熱。線加熱方法通過使用作為主熱源的氣體對直線或曲線形狀鋼板的表面加熱而使得板彎曲，然後使鋼板冷卻。三角形加熱方法(或局部加熱方法)通過對鋼板的邊緣進行局部加熱和冷卻而導致收縮。通過對鋼板進行冷卻，防止熱傳遞至其它區域，並由此引起局部面內變形。由於加熱表面的形狀接近三角形，因此被成為三角形加熱。在當前的彎曲外板的熱加工中，包括線加熱和三角形加熱方法，由於操作完全取決於高級技術人員使用氣體作為熱源進行的手工技術，因此操作的速度和水平的提高受限。並且，由於操作者之間的技術水平和操作方法不同，難以對操作進行標準化，或者傳承技術，使得低技術操作者更為困難。
此後，對加工操作的自動化有所需求，並且業已發展和提出了幾種現有技術。 其中一些現有技術包括第 10-2002-0071131、10-1998-0007332、10-2004-7014619 及 10-2007-0053225 ο這些現有技術中，如圖1中的(a) (c)所示，對區域進行加熱時，利用由溫度偏差所造成的角扭曲進行熱加工，所述溫度偏差根據基於厚度的溫度分布。更具體地，當對圖1的(a)所示的平鋼板的區域進行加熱時，發生圖1的(b)所示的角扭曲。假設加熱一次所獲得的角扭曲為如圖1的(b)所示的「a」弧度，並且假設適用疊加原理，若進行三次加熱，則可獲得「3a」弧度的最終變形，如圖1的(d)所示。圖2示出了根據熱源的鋼(AH32，軟鋼)的不帶有任何的初始外加變形的變形特徵。在大多數公知的熱工作自動化的處理數據生成系統中，僅考慮加熱鋼板時發生的角扭曲的狀況以提取待處理鋼板的變形特徵，並且這些變形特徵用以計算加熱位置、加熱速率等處理數據，並且用以執行熱加工操作。然而，如前所述，熱加工經由輸入熱形成的收縮膨脹處理而造成變形，但所述收縮和膨脹具有無任何特定方向這樣的物理/動態特性。因此，在熱加工處理中，需要形成或者抑制沿鋼板的某一方向的變形，以產生所設計的目標曲率。這意味著在熱加工的處理中，不僅需要在鋼板的適當位置施加適當的熱量， 還需要在鋼板的適當位置施加強迫邊界。此處，強迫邊界係指管對鋼板進行的熱加工可使得變形停止的初始外加變形條件，或者通過在受熱加工之鋼板的位置處提供強制力而根據對鋼板進行的熱加工形成更多的變形。下文將參考其它附圖描述在鋼板熱加工期間考慮初始外加變形時的變形效果。在圖3的(a) (d)，向鋼板施加三次可導致圖1的(a) (c)中「a」弧度變形的熱相同的熱，並且在向鋼板初始外加「b」弧度的外加變形的情況下，變形發展。如圖3的(a)所示，當在鋼的彈性區域的端部處向上施加力時，發生「b」弧度的外加變形。此處，施加如圖3的(b)所示的、與可引起圖1的(b)的「a」弧度角扭曲的熱量相同的熱量之後發生的角扭曲定義為「C」弧度，其中，c > a，如圖3的(c)所示。此處，可基於「C」和「b」的角度考慮下列情況。首先，若c > b，則通過100%移除彈性應力並且通過加熱生成附加的塑性變形， 「b」弧度的強迫彈力變形最終轉變「C」弧度的角扭曲。這樣，移除了為初始外加變形所施加的力，並且用於保持該力的支撐塊僅僅執行支撐功能。由於接下來的兩側加熱沒有任何的外加變形，「加」弧度的變形因疊加原理而發生，並且發生「2a+c」的最終變形。因此，最終變形大於圖1所示的生成「3a」角扭曲的變形。(情況1)接著，若c b，則在進行兩次加熱時外加變形的效果消失，並且包括在第三次加熱之後發生的「a」弧度角扭曲的最終角是指變為如圖3的(d)所示的「c+d+a」。(情況3)此處，若c+da)的情況下，最終角扭曲變為「c+d+e」若在彈性區域內的「b」初始外加變形足夠大，則發生c+d+e < b的情況。綜合考慮上述情況，與圖1的「3a」最終角扭曲相比，情況1、2、及3(考慮初始外加變形)的最終角扭曲總是大於「3a」(因為「c」，「d」，或「e」角扭曲大於「a」角扭曲)。因此，可推斷施加初始外加變形所發生的角扭曲比不考慮初始外加變形所發生的角扭曲更有效(即，更大)。為了將上述初始外加變形應用於當前的鋼板熱加工，現在的實際手工操作利用所謂的「緊固件」(一種「L」形緊固件)和木製(用於大變形)或金屬制(用於小變形)的支撐塊，以加入鋼板在適當位置的約束邊界或支撐邊界。此處，支撐塊由楔形的木質或金屬材料形成，並且與緊固件協同工作，以僅對鋼板進行支撐，或者對初始變形鋼板進行強力支撐。此處，對初始變形鋼板進行強力支撐係指，向鋼板施加力以在某個位置導致彈性變形然後加熱以在所需位置導致塑性變形，從而在操作者利用熱對鋼板進行加工時有助於變形。此處，支撐塊執行對發生初始外加變形的部分進行保持的功能。換言之，在由緊固件對某一區域進行緊固並且通過將某一區域施加力而使得鋼板發生初始彈性變形之後，支撐板對所述某一區域進行保持。上述人工操作方法中，已經有通過考慮初始外加變形而對鋼板進行強力支撐的情況，但是這一操作取決於技術操作者的經驗，並且，儘管已經考慮了鋼板的初始外加變形， 但目前提出的曲率處理方法或協同並沒有提及任何判定諸如加熱鋼板用的位置和條件之類的處理數據的方法。因此，需要開發一種用於判定諸如加熱鋼板用的位置和條件之類的處理數量的方法，並且在鋼板中處理曲率時考慮初始外加變形。
發明內容
技術問題根據上述需要進行設計，本發明提供了一種自動化熱加工操作中的線加熱方法和系統，在鋼板存在初始外加變形時所述自動化熱加工操作考慮邊界條件，從而增加操作的效率。技術方案本發明的一個方面為一種考慮鋼板的初始外加變形的線加熱方法，所述方法可包括測量當前處理的鋼板，並且輸入所述鋼板的設計形狀數據和所述當前處理鋼板的測量形狀數據；計算所述鋼板的約束和初始外加變形位置；根據所述鋼板的約束位置計算所述鋼板的未經角扭曲量；根據所述計算得到的外加角扭曲量計算所述鋼板的加熱線的位置和強度；並且根據所述計算得到的加熱線的位置和強度處理表面。通過比較所述鋼板的彈性區域中的外加角扭曲量與由負載形成的臨界外加角扭曲量並且選擇其中較小的值來判定所述外加角扭曲量。所述線加熱方法還可包括，在所述計算所述鋼板的約束和初始外加變形位置之前，判定是否對所述當前處理鋼板施加約束和外加初始變形。
所述線加熱方法還可包括，在所述處理表面之後，檢查所述當前處理的形狀是否與所述設計形狀相匹配。若所述當前處理的形狀與所述設計形狀相匹配，則結束所述處理， 並且若所述當前處理的形狀與所述設計形狀不匹配，則從所述測量當前處理鋼板並且輸入所述鋼板的設計形狀數據和所述當前處理鋼板的測量形狀數據的步驟開始重複所述線加熱方法。所述計算加熱線的位置和強度還包括根據所述外加角扭曲量計算處理所述鋼板之後的所述鋼板的剩餘外加角扭曲量。若在所述計算剩餘外加角扭曲量的步驟中存在所述剩餘外加角扭曲量，則再進行加熱線的位置和強度的附加計算直至所述剩餘外加角扭曲量不存在。所述計算加熱線的位置和強度還包括，若在所述計算剩餘外加角扭曲量的步驟中不存在所述剩餘外加角扭曲量，則在不考慮所述鋼板的初始外加變形的情況下計算角扭曲量；根據所述未考慮初始外加變形的角扭曲量判定加熱強度和加熱位置；並且檢查加熱數據的生成是否完成。本發明的另一方面為一種考慮鋼板的初始外加變形的線加熱系統，所述系統可包括測量單元，配置為測量當前處理鋼板的形狀和處理數據；資料庫，配置為存儲由所述測量單元測得的測量數據及處理數據和目標鋼板的設計形狀數據；加熱數據計算單元，配置為使用存儲在所述資料庫中的所述目標鋼板的所述測量數據和設計數據計算所述鋼板的表面配準和變形率、計算所述鋼板的約束和初始外加變形的位置、計算所述鋼板的外加角扭曲量、及根據所述外加角扭曲量計算加熱數據；約束和初始外加變形裝置，配置為根據由所述加熱數據計算單元計算得到的所述鋼板的約束位置和初始外加變形位置對所述鋼板施加約束和外加初始變形；及表面處理裝置，配置為根據由所述加熱數據計算單元計算得到的加熱數據對所述鋼板的表面進行處理。所述線加熱系統還可包括下列單元中的至少一個存儲單元，配置為存儲由所述加熱數據計算單元計算得到的所述加熱數據；及輸出單元，配置為輸出所述加熱數據。有益效果根據本發明，通過在對鋼板進行加熱時考慮初始外加變形，較之未考慮初始外加變形的情況，可生成較少數量的加熱線，並且以較短時間將所述鋼板處理成設計形狀。
圖1在(a) (c)中示出了未考慮初始外加變形時對鋼板進行熱加工的變形；圖2示出了說明以氣體和高頻熱源進行線加熱時變形特徵的曲線圖；圖3在(a) (d)中示出了根據初始外加變形條件的鋼板的變形狀態；圖4為示出根據本發明實施例的考慮初始外加變形的線加熱系統的方塊圖；圖5為示出根據本發明實施例的考慮初始外加變形的線加熱方法的流程圖；圖6為示出在根據本發明實施例的考慮初始外加變形的線加熱方法中如何計算初始外加變形量的流程圖；圖7為示出在根據本發明實施例的考慮初始外加變形的線加熱方法中如何計算加熱線的位置和強度的流程圖；圖8和9示出了根據本發明實施例用於應用梁原理的三維表面的簡化版本；
圖10示出了梁截面單元的彈性和塑性變形；圖11示出了曲率半徑R與初始外加變形d之間的關係；圖12示出了 15噸負載能夠生成的基於表面厚度的最大變形量；圖13和14示出了施加高頻熱源線加熱時的變形特徵；圖15示出了未考慮初始外加變形的加熱線生成狀態；圖16示出了考慮初始外加變形的加熱線生成狀態。
具體實施例方式下文將參考附圖描述根據本發明實施例的考慮初始外加變形的線加熱方法及系統。此處，在描述根據本發明實施例的線加熱方法及系統的過程中，現有背景技術所揭露的或者構成本發明實施例的通常已知的信息將不作詳細描述，或者將進行簡要描述，並且將更詳細地描述現有背景技術中未描述的、本發明所特有的信息。圖4為示出根據本發明實施例的考慮初始外加變形的線加熱系統的方塊圖。參考圖4，考慮初始外加變形的線加熱系統1包括對待處理鋼板的形狀進行測量的測量單元10 ；對由測量單元10測得的測量數據和目標鋼板的設計形狀數據進行存儲的資料庫20 ；使用存儲在資料庫20中的測量數據和設計形狀數據根據初始外加變形計算加熱數據的加熱數據計算單元30 ；根據由加熱數據計算單元30計算得到的鋼板約束和初始外加變形位置對鋼板施加約束和初始變形的約束和初始外加變形裝置40 ；及根據由加熱數據計算單元30計算得到的加熱數據對鋼板的表面進行處理的表面處理裝置50。更具體地，測量單元10包括用於對待處理鋼板中的待處理形狀的數據進行測量的測量裝置。所述測量裝置形成為用以對當前進行處理的鋼板的形狀、尺寸等進行測量。此處，對於正在處理的鋼板，可在處理鋼板的情況下連續地或周期地測量形狀數據，並且所述連續或周期測量的形狀數據存儲在資料庫20中，以供在測量之後使用鋼板處理數據。資料庫20形成為存儲由測量裝置測得的鋼板形狀數據和目標鋼板的設計形狀數據。可經由CAD程序對設計形狀進行預判定而提供所述設計形狀數據，根據所述設計形狀數據對鋼板進行最終加工。加熱數據計算單元30為這樣的元件，其通過生成多個實現考慮鋼板初始外加變形的線加熱方法的裝置(例如，約束和初始外加變形裝置40和對鋼板進行加熱的表面處理裝置50)中所需的數據、將生成的處理數據發送至各所述裝置、且允許各所述裝置根據處理數據操作，以幫助根據鋼板的初始外加變形進行線加熱。為此，根據本發明的實施例，加熱數據計算單元30形成為使用存儲在資料庫中的測量數據和目標鋼板的設計形狀數據，以計算鋼板的表面配準(surface registration)和變形率，以計算鋼板約束和初始外加變形位置以計算鋼板的外加角扭曲量、並且根據外加角扭曲量計算加熱數據。根據本發明的一實施例，加熱數據計算單元30可包括表面配準和變形率計算模塊32、約束和初始外加變形位置計算模塊34、外加角扭曲量計算模塊36、及加熱數據計算模塊38。儘管可以形成表面配準和變形率計算模塊、約束和初始外加變形位置計算模塊、外加角扭曲量計算模塊、及加熱數據計算模塊，以單獨執行各計算步驟，也可形成一個執行綜合計算的計算單元，以連續或同時執行用以實現考慮鋼板初始外加變形的線加熱的計算。下文將描述通過加熱數據計算單元30計算表面配準和變形率、約束和初始外加變形位置、外加角扭曲量、及加熱數據的方法。由加熱數據計算單元30計算的鋼板加熱數據作為新數據存儲在與加熱數據計算單元30連接的存儲單元60中，或者經由輸出單元70作為數據輸出以使使用者可進行檢查。為此，存儲單元60和輸出單元70中的至少一個與加熱數據計算單元30連接。更具體地，存儲單元60為用於存儲由加熱數據計算單元30計算的鋼板加熱數據的元件，並且可這樣提供存儲單元60，即通過利用存儲鋼板形狀數據和設計數據的資料庫 20作為其存儲單元，或者形成單獨的存儲空間。儲存在前述儲存單元中的鋼板加熱數據可通過輸出單元70輸出至用戶。輸出單元70可實現為印表機72之類的列印輸出設備，或者IXD顯示監視器74之類的屏幕輸出設備。在根據本發明實施例的考慮鋼板初始外加變形的線加熱系統1中，對鋼板的設計形狀和鋼板的當前處理的實際形狀進行測量和比較，並且加熱數據計算單元30計算將鋼板處理為設計形狀所需的加熱數據，然後表面處理設備根據計算得到的加熱數據對鋼板進行處理以形成表面。此處，加熱數據計算單元30計算約束和初始外加變形位置、計算在初始外加變形下的外加角變形量、並且生成最終加熱數據，例如，對鋼板進行一次熱加工所需加熱線的數量、上述加熱線中要在初始外加變形狀態下加熱的加熱線的數量、及加熱線的加熱順序。因此，在根據本發明實施例的線加熱系統1中，約束和初始外加變形裝置根據使用由測量裝置測得的測量數據計算得到的加熱數據對鋼板施加約束並且向鋼板外加初始變形，並且通過重複根據生成的加熱數據對表面進行處理而將當前處理的鋼板處理成設計形狀。下文將描述通過如上所構成的考慮鋼板初始外加變形的線加熱系統圖5為通過根據本發明實施例的考慮鋼板初始外加變形的熱加熱系統實施考慮鋼板初始外加變形的線加熱方法的流程圖。參考圖5，根據本發明實施例的考慮鋼板初始外加變形的線加熱方法包括測量當前處理的鋼板並且輸入鋼板的設計形狀和當前處理鋼板的測量形狀的數據(S510)；判定是否對當前處理鋼板施加約束和外加初始變形(S520)；計算約束和初始外加變形的位置(S530)；計算外加角扭曲量(SMO)；根據計算得到的外加角扭曲量計算加熱線的位置和強度(S550)；並且根據計算得到的加熱線的位置和強度對表面進行處理(S560)。下文將詳細描述考慮鋼板外加變形的線加熱方法的上述各步驟。(1)將設計形狀和當前處理形狀的數據輸入資料庫(S510)在輸入設計形狀和當前處理形狀的步驟(S510)中，將設計形狀和當前處理形狀的數據存儲在資料庫20中。此處，從CAD程序提取待用於處理鋼板的最終處理形狀的設計形狀數據，並將所述數據存儲在資料庫20中。可使用規則點數據、IGS之類的標準CAD文件格式等構成設計形狀數據。最好將設計形狀數據分為船號、塊號、板號等存儲在資料庫中。經由包括在測量單元10中的測量裝置對當前處理鋼板的形狀信息進行測量，並以與用於待處理鋼板的最終處理形狀的設計形狀數據相同的形式將所述形狀信息存儲在資料庫20中。由於待處理鋼板的最終處理形狀為三維形狀，因此設計形狀數據和待處理鋼板的形狀數據最好作為三維形狀數據存儲在資料庫20中。通過調用系統，將存儲在資料庫中的三維形狀數據自動量化為三維表面，並自動執行表面配準(surface regsitration)。(2)判定是否約束和外加初始變形(S520)在判定是否約束和外加初始變形的步驟(S520)中，判定是否使用約束和初始外加變形。此處，在不使用約束和初始外加變形的情況下，計算加熱線的位置和加熱的強度(S550)，然後經由熱加工進行表面處理操作 (S560)，而不進行任何的約束和初始外加變形。舉例來說，若能夠通過在沒有約束和初始外加變形的情況下生成少量的加熱線以執行操作，則可在沒有約束和初始外加變形的情況下進行操作。根據現有技術，在沒有約束和初始外加變形的情況下，可以根據公知現有技術通過考慮，例如，圖2所示的氣體熱源變形特性和高頻熱源變形特徵來計算加熱線的位置和加熱的強度。然而，若鋼板的變形程度需要較大或者設計形狀的處理較為複雜，則最好在有約束和初始外加變形的情況下對加熱線進行加熱。這一步驟中，判定是否需要計算所述約束和初始外加變形條件。若無需提供約束和初始外加變形，則通過在不考慮約束和初始外加變形條件的情況下生成加熱數據而進行熱加工。若判定需要提供約束和初始外加變形，則計算約束和初始外加變形條件，然後在生成加熱數據的時候對所述條件進行考慮。此處，在鋼板為鞍型的情況下，即，高斯曲率小於 0，則需要約束和初始外加變形，並且在鋼板為凹型的情況下，即，高斯曲率大於0，則無需約束和初始外加變形。因此，可根據鋼板是否是鞍型或是否是凹型來判定熱加工的執行是否需要考慮初始外加變形。如前所述，通過生成加熱線對表面進行處理的步驟是這樣的通過生成多條加熱線並且沿所生成的加熱線進行熱加工。在生成加熱線和熱加工的過程中，測量當前形狀以通過比較設計形狀數據和當前形狀的形狀不同來形成目標形狀，然後進行熱加工以將當前形狀轉變為目標形狀。此處，儘管能夠在單個熱加工處理中從當前形狀轉變為設計形狀，但通常所述測量和熱加工處理要重複若干次。此外，不必在每一加熱線處理的情況下都進行熱加工時的約束和初始外加變形， 而是在某些情況下可僅僅處理加熱線而不進行任何的約束和初始外加變形。此處，即使在一塊鋼板上形成若干加熱線的情況下，也不是對鋼板上形成的每條加熱線都施加約束和初始外加變形，可在有選擇地施加約束和初始外加變形的情況下，對判定為在對加熱線進行加熱時須考慮約束和初始外加變形的加熱線進行熱加工。此處，可通過考慮鋼板的外加角扭曲量(將鋼板處理成設計形狀需考慮)，來選擇在施加約束和初始外加變形時的待處理加熱線。下文將詳細描述根據外加角扭曲量選擇要施加約束和初始外加變形的加熱線的方法。(3)計算約束和初始外加變形的位置(S530)在計算處理鋼板表面時的約束和初始外加變形之位置的步驟中，計算用以放置對鋼板施加約束的緊固件(dog)和提供初始外加變形的位置。此處，計算對鋼板施加約束的位置包括計算鋼板的彎曲變形率和面內變形率，其可通過設計形狀數據和測量形狀數據之間的差異計算得到。此處，將加熱線主方向和根據計算得到的彎曲變形率和面內變形率的彎曲變形率方向確定為用以約束鋼板的方向。並且，通過計算鋼板的重心位置，可將穿過重心的加熱線的主方向與鋼板的兩條側邊所構成之角部相遇的位置(見圖8中緊固件的位置)確定為對鋼板施加約束的位置。對於上述的對鋼板施加約束的位置，一般可將初始外加變形的位置確定為這樣的一點，即，與位於鋼板的兩條側邊所構成之角部上所形成的兩個約束位置的中心位置處的加熱線的主方向相垂直的一條線與鋼板的另兩條側邊所構成的角部相遇的點(見圖8中支撐塊的位置)。由本發明申請人申請的第10-2008-0086986號韓國專利申請揭露了判定約束位置的方法和系統。通過約束和初始外加變形位置計算模塊34計算以如前所述的對鋼板施加約束的位置和施加用於初始外加變形的力的初始外加變形的位置地，並且將約束和初始外加變形位置數據傳輸至約束和初始外加變形設備40，並且在考慮約束和初始外加變形的情況下生成加熱線的時候，通過約束和初始外加變形設備40對鋼板進行約束並且施加初始變形。對多條加熱線進行加熱時，在生成這些加熱線的時候所考慮的多個約束和初始外加變形的位置可為相同位置，或者可根據各個加熱線為相互不同的位置。(4)計算外加角扭曲量(SMO)在計算約束和初始外加變形步驟中計算約束和初始外加變形的位置之後，計算在初始外加變形位置待扭曲的外加角扭曲量(步驟S540)。圖6為詳細示出計算外加角扭曲量步驟(SMO)的流程圖。計算外加角扭曲量步驟(SMO)中的一個重要因素是適當地判定在提供初始外加變形的情況下根據熱源的速率和強度發生的角扭曲的量。本發明的一個實施例中，這樣進行外加角扭曲量的計算計算彈性區域中的曲率半徑(S620)；計算該彈性區域中的外加角扭曲量(S630)；計算負載下的臨界外加角扭曲量 (S640)；將彈性區域的外加角扭曲量與由負載形成的臨界外加角扭曲量進行比較(S650)； 並且從比較中選擇較小的值作為最優外加角扭曲量(S660)下文將更詳細地描述外加角扭曲量的計算步驟。首先，對先前計算得到的約束位置和初始外加變形位置進行檢驗(S610)。然後，對要施加初始外加變形鋼板的彈性區域的曲率半徑進行計算(S620)。此處， 對要施加初始外加變形的鋼板的彈性區域的曲率半徑進行計算是對要施加初始外加變形的鋼板彈性範圍進行檢驗。更具體地，施加至表面部件的外加角扭曲量需判定為在鋼板本身的彈性區域內。 這是因為過量的初始外加變形會作為過大的負載並且造成形成表面的鋼板的不確定區域的塑性變形，可能導致預期外的變形。因此，根據本發明的考慮約束和初始外加變形的線加熱方法中的初始外加變形允許鋼板在一旦移除初始外加變形(即，負載)就可回復至其原始形狀的彈性區域之內變形。
作為一種計算在彈性區域內的外加角扭曲量的方法，將表面部件分為如圖8所示的若干條，並且對其中的一條應用簡化假定，這樣就可適用公知的梁理論。圖9所示的形狀為從側面觀察圖8中虛線表示的部分。圖9中，在兩個表面之間進行表面配準，其中、表示當前表面，&表示設計表面， θ表示兩個表面的曲率差形成的角。此處，可適用如下公式1計算兩個表面的端部處的差的量，其中L為部件的長度。公式權利要求
1.一種考慮鋼板的初始外加變形的線加熱方法，所述方法包括測量當前處理的鋼板，並且輸入所述鋼板的設計形狀數據和所述當前處理鋼板的測量形狀數據；計算所述鋼板的約束位置和初始外加變形位置； 根據所述鋼板的約束位置計算所述鋼板的外加角扭曲量； 根據所述計算得到的外加角扭曲量計算所述鋼板的加熱線的位置和強度；並且根據所述計算得到的加熱線的位置和強度處理表面。
2.如權利要求1所述的線加熱方法，其中通過比較所述鋼板的彈性區域中的外加角扭曲量與由負載形成的臨界外加角扭曲量並且選擇其中較小的值來確定所述外加角扭曲量。
3.如權利要求1或2所述的線加熱方法，還包括，在所述計算所述鋼板的約束位置和初始外加變形位置之前，判定是否對所述當前處理鋼板施加約束和外加初始變形。
4.如權利要求1或2所述的線加熱方法，還包括，在所述處理表面之後，檢查所述當前處理的形狀是否與所述設計形狀相匹配，其中若所述當前處理的形狀與所述設計形狀相匹配，則完成所述處理，並且其中若所述當前處理的形狀與所述設計形狀不匹配，則從所述測量當前處理鋼板並且輸入所述鋼板的設計形狀數據和所述當前處理鋼板的測量形狀數據的步驟開始重複線加熱方法。
5.如權利要求1或2所述的線加熱方法，其中所述計算加熱線的位置和強度還包括根據所述外加角扭曲量計算在處理所述鋼板之後所述鋼板的剩餘外加角扭曲量，其中若在所述計算剩餘外加角扭曲量的步驟中存在所述剩餘外加角扭曲量，則再進行加熱線的位置和強度的附加計算直至所述剩餘外加角扭曲量不存在。
6.如權利要求5所述的線加熱方法，其中所述計算加熱線的位置和強度還包括，若在所述計算剩餘外加角扭曲量的步驟中不存在所述剩餘外加角扭曲量，則在不考慮所述鋼板的初始外加變形的情況下計算角扭曲量；根據所述不考慮初始外加變形的角扭曲量確定加熱強度和加熱位置；並且檢查加熱數據的生成是否完成。
7.一種考慮鋼板的初始外加變形的線加熱系統，所述系統包括 測量單元，配置為測量被處理鋼板的形狀及處理數據；資料庫，配置為存儲由所述測量單元測得的測量數據及處理數據和目標鋼板的設計形狀數據；加熱數據計算單元，配置為利用存儲在所述資料庫中的所述測量數據和所述目標鋼板的設計形狀數據計算所述鋼板的表面配準和變形率、計算所述鋼板的約束和初始外加變形的位置、計算所述鋼板的外加角扭曲量、及根據所述外加角扭曲量計算加熱數據；約束和初始外加變形裝置，配置為根據由所述加熱數據計算單元計算得到的所述鋼板的約束位置和初始外加變形位置對所述鋼板施加約束和外加初始變形；及表面處理裝置，配置為根據由所述加熱數據計算單元計算得到的加熱數據對所述鋼板的表面進行處理。
8.如權利要求7所述的線加熱系統，還包括下列單元中的至少一個存儲單元，配置為存儲由所述加熱數據計算單元計算得到的所述加熱數據；及輸出單元，配置為輸出所述加熱數據。
全文摘要
一種考慮鋼板的初始外加變形的線加熱方法。根據本發明的考慮鋼板的初始外加變形的線加熱方法包括測量當前處理的鋼板，並且輸入所述鋼板的設計形狀數據和所述當前處理鋼板的測量形狀數據；計算所述鋼板的約束和初始外加變形位置；根據所述鋼板的約束位置計算所述鋼板的未經角扭曲量；根據所述計算得到的外加角扭曲量計算所述鋼板的加熱線的位置和強度；並且根據所述計算得到的加熱線的位置和強度處理表面。因此，較之未考慮鋼板的初始外加變形的方法，能夠以較少的加熱線進行線加熱，由此使得對鋼板進行的熱加工更加有效。
文檔編號B21D11/20GK102245324SQ200980150079
公開日2011年11月16日 申請日期2009年11月9日 優先權日2008年12月9日
發明者樸釘緒, 梁永洙, 玄忠旻, 辛鍾桂, 都永七, 金大經 申請人:三星重工業株式會社