管材內(nèi)高壓成形的計(jì)算機(jī)模擬研究及其工藝參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、在汽車工業(yè)等領(lǐng)域，減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量以減少能量消耗是人們長期追求的目標(biāo)，也是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的趨勢之一。內(nèi)高壓成形技術(shù)是以輕量化和一體化為特征的一種空心變截面輕體構(gòu)件的先進(jìn)制造技術(shù)，越來越受到人們的關(guān)注。管材的內(nèi)高壓成形過程與很多因素有關(guān)，其中施加在管件的內(nèi)部壓力與軸向進(jìn)給量之間的匹配關(guān)系尤為重要的，如何找出兩者對成形性能的影響規(guī)律并對兩者的匹配關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化是內(nèi)高壓成形面臨的重要課題。 本文針對不銹鋼管材內(nèi)高壓脹形出菱形形狀為研究對象

2、，根據(jù)不同的變形特征將管材劃分為三個變形區(qū)域，并分析了管材在內(nèi)高壓成形工藝不同階段不同區(qū)域的應(yīng)力應(yīng)變分布。利用顯示有限元軟件DYNAFORM對管材的內(nèi)高壓成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬和分析，確定了內(nèi)部壓力和軸向進(jìn)給兩個主要因素對內(nèi)高壓成形的影響規(guī)律。管件在內(nèi)高壓成形后的厚度變化趨勢是從兩端向中間逐漸變薄，且呈現(xiàn)不同的厚度帶。最大厚度發(fā)生在管材的兩端；最小厚度發(fā)生在鼓脹最高的地方。影響最大厚度的主要因素是軸向進(jìn)給量；影響最小厚度的主要因素是最大內(nèi)

3、部壓力。且軸向進(jìn)給的補(bǔ)料作用主要發(fā)生在低壓成形階段。同時也分析了加工硬化指數(shù)n和管材厚度的大小對成形的影響。n值越大、厚度相對越厚，成形性能越好。 對于內(nèi)高壓成形參數(shù)的優(yōu)化，本文提出了將均勻設(shè)計(jì)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法相結(jié)合進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化的方法，既利用了均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)的均勻可靠性，又運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性映射、網(wǎng)絡(luò)推理和預(yù)測功能，而且還發(fā)揮遺傳算法的全局優(yōu)化特性，得出了最優(yōu)結(jié)果。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的可參照性和該優(yōu)化算法的穩(wěn)定性