Blog

May 10, 2023

Previsione della deformazione del riscaldamento della linea sulla lamiera basata su un ISSA

Scientific Reports volume 13,

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 1252 (2023) Citare questo articolo

321 accessi

1 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

È stato proposto un metodo di previsione basato su un algoritmo salp swarm migliorato (ISSA) e su una macchina per l'apprendimento estremo (ELM) per migliorare il riscaldamento e la formazione della linea. Innanzitutto, è stata effettuata una simulazione numerica transitoria tridimensionale del riscaldamento e della formatura della linea applicando una simulazione agli elementi finiti ed è stata studiata l'influenza dei parametri di lavorazione sulla deformazione. In secondo luogo, è stato stabilito un modello di previsione per la rete ELM basato sui dati di simulazione e la deformazione della piastra dello scafo è stata prevista dalla rete di addestramento. Inoltre, sono stati studiati l'ottimizzazione dell'intelligenza dello sciame, l'ottimizzazione dello sciame di particelle (PSO), l'algoritmo di ottimizzazione del gabbiano (SOA) e l'algoritmo dello sciame salp (SSA), considerando le carenze dell'ELM, ed è stato proposto l'ISSA. I pesi di input e le distorsioni dei livelli nascosti del modello ELM sono stati ottimizzati per aumentare la stabilità dei risultati di previsione degli approcci PSO, SOA, SSA e ISSA. Infine, è stato dimostrato che l'effetto di previsione del modello ISSA-ELM era superiore confrontando e analizzando l'effetto di previsione di ciascun modello di previsione per il riscaldamento e la formazione della linea.

La piastra dello scafo è una parte importante della struttura principale di una nave. La sua funzione è garantire uno scafo a tenuta stagna e consentire alla nave di galleggiare nell'acqua e fornire una funzione di trasporto. Esistono due metodi di produzione principali utilizzati per le piastre curve per navi: formatura a freddo e formatura a caldo. Nella formatura a freddo, i carichi vengono solitamente applicati mediante pressione idraulica o pressione dei rulli per ottenere lo stato di deformazione desiderato. La formatura a caldo applica calore alla superficie della lamiera, determinando un gradiente di temperatura che alla fine porta alla deformazione locale della piastra. Attualmente, il metodo principale per lavorare le superfici non sviluppabili è il riscaldamento e la formatura in linea. La tecnologia del riscaldamento in linea è attualmente utilizzata per realizzare scafi di grandi dimensioni e superfici curve complesse. Presenta i vantaggi di un'ampia gamma di applicazioni, basso costo ed elevata flessibilità e adattabilità. Attualmente, però, la tecnica viene eseguita prevalentemente a mano da operai specializzati. Il processo soffre di mancanza di lavoratori esperti, difficoltà nella formazione dei lavoratori, carichi di lavoro pesanti, ambienti di lavoro inadeguati e alta intensità di lavoro. Pertanto è necessario studiare la relazione tra parametri di lavorazione e deformazione della lamiera.

I fattori che possono influenzare la deformazione di una piastra navale comprendono la velocità di movimento della fonte di calore, l'intensità del riscaldamento e la modalità di riscaldamento. Choi1,2 ha studiato la distribuzione della temperatura delle piastre riscaldate. È stata inoltre studiata l'influenza dei parametri di lavorazione sulla temperatura. I risultati hanno mostrato che la temperatura di picco diminuisce con l’aumentare della velocità della fonte di calore. Qi3 credeva che il percorso di riscaldamento avrebbe prodotto una deformazione irregolare. Il fenomeno è stato studiato mediante simulazione numerica. È stata proposta anche la tecnologia di riscaldamento della linea a velocità variabile. Zhu4 ha condotto uno studio numerico sulla distribuzione di potenza considerando il metodo di accoppiamento delle caratteristiche di temperatura dei materiali. Huang5 ha proposto un metodo di raffinamento dinamico della mesh basato sul raffinamento multilivello, lo ha applicato per creare una soluzione termodinamica transitoria per il riscaldamento della linea e ha dimostrato la fattibilità del metodo. Xu6 ha derivato una formula per l'efficienza di assorbimento del calore di una piastra basata sul metodo dei volumi finiti. Ciò ha fornito un riferimento per analizzare la dissipazione del calore di una fonte di calore nell'aria. Akiyama7 ha studiato l'influenza dell'interferenza tra più fili riscaldanti sulla deformazione della lamiera. Deng8,9 ha proposto un metodo elastico agli elementi finiti per prevedere la deformazione strutturale della saldatura su larga scala. La deformazione della saldatura di una struttura a piastra curva è stata prevista mediante il metodo elastico degli elementi finiti. Basandosi sulla teoria della deformazione naturale, Huang10 ha utilizzato un modello solido locale e un modello a guscio intero per prevedere rapidamente la deformazione delle piastre sottili saldate al laser. Han11 ha analizzato la distribuzione della deformazione di una zona riscaldata e di una zona non riscaldata sulla base di torce singole e multiple. Sulla base della ricerca di cui sopra, questo articolo realizza un esperimento di simulazione del riscaldamento in linea per la lamiera.