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Jul 24, 2023

Previsão de deformação de aquecimento de linha em chapa de metal com base em um ISSA

Relatórios Científicos volume 13,

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 1252 (2023) Citar este artigo

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Um método de previsão baseado em um algoritmo aprimorado de enxame de salp (ISSA) e máquina de aprendizado extremo (ELM) foi proposto para melhorar o aquecimento e a formação da linha. Primeiro, uma simulação numérica transitória tridimensional do aquecimento e conformação da linha foi realizada aplicando uma simulação de elementos finitos, e a influência dos parâmetros de usinagem na deformação foi estudada. Em segundo lugar, um modelo de previsão para a rede ELM foi estabelecido com base em dados de simulação, e a deformação da placa do casco foi prevista pela rede de treinamento. Além disso, a otimização de inteligência de enxame, a otimização de enxame de partículas (PSO), o algoritmo de otimização de gaivota (SOA) e o algoritmo de enxame de salp (SSA) foram estudados considerando as deficiências do ELM, e o ISSA foi proposto. Os pesos de entrada e os vieses da camada oculta do modelo ELM foram otimizados para aumentar a estabilidade dos resultados de previsão das abordagens PSO, SOA, SSA e ISSA. Finalmente, foi mostrado que o efeito de previsão do modelo ISSA-ELM foi superior comparando e analisando o efeito de previsão de cada modelo de previsão para aquecimento e formação de linha.

A placa do casco é uma parte importante da estrutura principal de um navio. Sua função é garantir um casco estanque e permitir que o navio flutue na água e forneça a função de transporte. Existem dois métodos principais de fabricação usados ​​para placas de navio curvas: conformação a frio e conformação a quente. Na conformação a frio, as cargas são geralmente aplicadas por pressão hidráulica ou pressão do rolo para atingir o estado de deformação desejado. A conformação a quente aplica calor a uma superfície de chapa metálica, resultando em um gradiente de temperatura, que eventualmente leva à deformação local da chapa. Atualmente, o principal método de usinagem de superfícies não desenvolvíveis é o aquecimento e conformação em linha. A tecnologia de aquecimento de linha é atualmente usada para fazer grandes cascos e superfícies curvas complexas. Tem as vantagens de uma ampla gama de aplicações, baixo custo e alta flexibilidade e adaptabilidade. Atualmente, no entanto, a técnica é feita principalmente à mão por trabalhadores qualificados. O processo sofre com a falta de trabalhadores experientes, dificuldade em treinar trabalhadores, cargas de trabalho pesadas, ambientes de trabalho precários e alta intensidade de trabalho. Portanto, é necessário estudar a relação entre os parâmetros de processamento e a deformação da chapa.

Os fatores que podem afetar a deformação de uma placa de navio incluem a velocidade de movimento da fonte de calor, a intensidade de aquecimento e o modo de aquecimento. Choi1,2 estudou a distribuição de temperatura de placas aquecidas. A influência dos parâmetros de usinagem na temperatura também foi estudada. Os resultados mostraram que a temperatura de pico diminui com o aumento da velocidade da fonte de calor. Qi3 acreditava que o caminho de aquecimento produziria deformação irregular. O fenômeno foi estudado por simulação numérica. A tecnologia de aquecimento de linha de velocidade variável também foi proposta. Zhu4 realizou um estudo numérico sobre a distribuição de energia considerando o método de acoplamento das características de temperatura dos materiais. Huang5 propôs um método dinâmico de refinamento de malha baseado em refinamento multinível, aplicou-o para criar uma solução termodinâmica transiente para aquecimento de linha e provou a viabilidade do método. Xu6 derivou uma fórmula para a eficiência de absorção de calor de uma placa com base no método de volume finito. Isso forneceu uma referência para analisar a dissipação de calor de uma fonte de calor no ar. Akiyama7 estudou a influência da interferência entre múltiplos fios de aquecimento na deformação da chapa. Deng8,9 propôs um método de elementos finitos elásticos para prever a deformação estrutural da soldagem em larga escala. A deformação de soldagem de uma estrutura de placa curva foi prevista pelo método dos elementos finitos elásticos. Com base na teoria da deformação natural, Huang10 usou um modelo sólido local e um modelo de casca inteira para prever rapidamente a deformação de placas finas soldadas a laser. Han11 analisou a distribuição de deformação de uma zona aquecida e zona não aquecida com base em tochas simples e múltiplas. Com base na pesquisa acima, este artigo realiza um experimento de simulação de aquecimento de linha para chapas metálicas.