對于難以直接成形的形狀復雜鍛件,通常需要進行一次或多次預成形才能得到合格的終鍛件。預成形設計是鍛造工藝設計中最重要,也是最困難的工作。合理的預成形設計是保證鍛件具有良好成形質(zhì)量的關鍵。隨著計算機技術和有限元模擬技術的發(fā)展,國內(nèi)外學者已提出了多種基于成形過程模擬的預成形優(yōu)化設計方法。在分析各種預成形優(yōu)化設計方法優(yōu)缺點的基礎上,本文將雙向漸進結構優(yōu)化法應用到鍛造成形過程的預成形設計中,提出了一種新的預成形優(yōu)化設計方法。雙向漸進結構優(yōu)化法是一種新穎的優(yōu)化方法,最初應用于連續(xù)體結構優(yōu)化設計。它根據(jù)一定的增刪準則,通過對連續(xù)體逐步增加或者刪除材料,來獲得滿足要求的最優(yōu)結構。金屬體積成形預成形優(yōu)化設計與連續(xù)體結構優(yōu)化設計存在著很大的不同,因而雙向漸進結構優(yōu)化法不能直接應用于預成形優(yōu)化設計。本文在分析了兩者的區(qū)別之后,對雙向漸進結構優(yōu)化法進行了改進,提出了基于雙向漸進結構優(yōu)化法的預成形優(yōu)化設計的具體實現(xiàn)方案和實現(xiàn)流程。根據(jù)預成形設計的特點,對優(yōu)化目標、單元的增刪、網(wǎng)格劃分、單元增刪依據(jù)和單元刪除位置等內(nèi)容提出了改進方案。本文詳細研究了基于雙向漸進結構優(yōu)化法的預成形優(yōu)化設計的關鍵技術,包括目標函數(shù)、單... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

減小徽粗件鼓形的預成形優(yōu)化設計過程門

以終鍛件完全填充模腔和鍛件變形均勻為預成形優(yōu)化目標，分別構建??總目標函數(shù)和子目標函數(shù)，針對Ｈ形鍛件進行了預成形優(yōu)化設計，取得了理想??的預成形優(yōu)化設計結果，如圖１－２所示為針對Ｈ形鍛件完全填充模腔的預成形??優(yōu)化設計結果。］＾３１＾１５］等人提出了一種新的迭代算法，通過減小鐓粗鼓形的預成??形優(yōu)化設計，驗證了這種方法具有更好的可靠性。管婧％１７】將靈敏度分析與工程??優(yōu)化算法相結合，以終鍛件晶粒度分布均勻為優(yōu)化目標，以預成形形狀為優(yōu)化對??象，對鍛件的微觀組織進行了優(yōu)化設計，以典型的Ｈ型鍛件為例，取得了較好的??優(yōu)化結果。馬新武〃８？］等人通過建立貯存靈敏度剛度矩陣和減少優(yōu)化設計變量的??方式，針對形狀不同的上模具和下模具進行基于靈敏度分析的預成形優(yōu)化設計，??只需數(shù)次優(yōu)化迭代即可實現(xiàn)目標函數(shù)的收斂，證明了該方法具有較高的優(yōu)化效率，??在實現(xiàn)少無飛邊鍛造上具有一定的可靠性。為提高整個預成形優(yōu)化設計過程的智??能化與自動化程度，馬新武等人還開發(fā)了一款鍛造優(yōu)化設計軟件ＤＯＴＦＯＲＧＥ。??圖ｉ－

組織為目標，采用小群體規(guī)模的微觀遺傳算法，將熱加工過程中的動態(tài)再結晶、??靜態(tài)再結晶、晶粒長大和晶粒尺度變化以數(shù)學形式進行表達，針對預成形模具進??行優(yōu)化設計，最終獲得了較理想的結果，如圖１－３所示為減小鐓粗件鼓形并細化??鍛件微觀組織的預成形優(yōu)化設計結果。Ａｌｒｎｎｒｚａｋ＾３４］等人針對非等溫條件下三維??航空發(fā)動機葉片的鍛造問題進行了基于遺傳算法的預成形優(yōu)化設計研究，為減小??鍛造飛邊、改善應變不均勻性并消除殘余應力，對遺傳算法進行改進，提出一種??基于模糊成員值的分配方法（Ｆｕｚｚｙ－ｂａｓｅｄ?Ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ?Ｖａｌｕｅ?Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ?Ｍｅｔｈｏｄ）??來實現(xiàn)基于遺傳算法的預成形優(yōu)化設計，利用有限元分析計算與具體實驗對預成??形優(yōu)化設計結果進行驗證，證明了預成形優(yōu)化設計后，非等溫鍛造條件下的三維??航空發(fā)動機葉片的應變不均勻性和殘余應力基本被消除且鍛造飛邊被大幅減小。??ＫｎｕｓｔＰ５］等人提出了一種改進的遺傳算法，對三維連桿鍛件進行預成形優(yōu)化設計，??獲得了尺寸精度較高且鍛造飛邊較小的連桿終鍛件，并通過編程實現(xiàn)了整個優(yōu)化??過程的自動運行，如圖１－４所示為連桿鍛件的預成形優(yōu)化迭代過程及成形

【參考文獻】：
期刊論文
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[9]面向微觀組織優(yōu)化的鍛造工藝預成形優(yōu)化設計及實驗研究[J]. 王廣春,管婧,郭濤,趙國群.  塑性工程學報. 2008(02)
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博士論文
[1]復雜形狀葉片精密成形的預鍛形狀拓撲優(yōu)化算法研究[D]. 邵勇.上海交通大學 2014
[2]鍛造成形過程微觀組織優(yōu)化設計方法研究[D]. 管婧.山東大學 2008

碩士論文
[1]基于類等勢場法的鍛造預成形優(yōu)化設計研究[D]. 白雪.山東大學 2013



本文編號：2962990