本文關(guān)鍵詞：基于正擠壓全過(guò)程模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化及疲勞壽命研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為高精度、高效率、優(yōu)質(zhì)低耗的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù),冷擠壓被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中。由于冷擠壓模具所承受的壓力大、模具壽命短,合理的模具結(jié)構(gòu)尤為重要。因此,冷擠壓過(guò)程的研究和工藝參數(shù)的整體優(yōu)化具有重要的意義。本文針對(duì)Scm435合金鋼棒材正擠壓,首先通過(guò)有限元數(shù)值模擬重現(xiàn)了從模具的過(guò)盈裝配,工件放置,擠壓,卸載,到工件頂出整個(gè)生產(chǎn)全過(guò)程中擠壓件及模具的應(yīng)力、應(yīng)變及溫度分布。并以此為依據(jù)提出了新的通過(guò)分段式模套施加變過(guò)盈量的工藝方案,以及具體的工藝實(shí)施方法,通過(guò)有限元數(shù)值模擬進(jìn)行了驗(yàn)證。隨后,根據(jù)上海某汽車緊固件公司提供的真實(shí)工藝參數(shù),通過(guò)對(duì)擠壓全過(guò)程的數(shù)值模擬,分析對(duì)比了不同結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)型凹模的特點(diǎn),并確定了最終的凹模結(jié)構(gòu)。本文的研究,通過(guò)python語(yǔ)言編寫(xiě)參數(shù)化建模文件,集成ABAQUS和ISIGHT對(duì)棒材正擠壓的雙層預(yù)壓力模具結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)(倒角、過(guò)盈量和摩擦系數(shù)),利用NSGA-II進(jìn)行多學(xué)科多目標(biāo)優(yōu)化。進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE),以優(yōu)化拉丁超立方抽樣方法對(duì)樣本空間進(jìn)行抽樣,并在抽樣結(jié)果的基礎(chǔ)上,構(gòu)造響應(yīng)面函數(shù),以響應(yīng)面函數(shù)代替復(fù)雜而耗時(shí)的數(shù)值模擬程序進(jìn)行優(yōu)化。這一方法可以大幅度節(jié)約計(jì)算時(shí)間,所得到的優(yōu)化結(jié)果和通過(guò)NSGA-II得到的結(jié)果相對(duì)比,驗(yàn)證了此種方法的可行性,從而為實(shí)際工程應(yīng)用提供了可能。通過(guò)進(jìn)一步研究,本文提出了新的基于離散變量的優(yōu)化拉丁超立方抽樣法的樣本空間構(gòu)造方法,同時(shí)對(duì)響應(yīng)面函數(shù)的誤差分析進(jìn)行了改進(jìn),通過(guò)構(gòu)造新的響應(yīng)面函數(shù)代替逐次的有限元計(jì)算,得到的結(jié)果驗(yàn)證了改進(jìn)后的方法的優(yōu)越性和實(shí)用性。本文搭建了ABAQUS-FE-SAFE-ISIGHT有限元、疲勞壽命及優(yōu)化的數(shù)值模擬平臺(tái)。在該平臺(tái)上,本文對(duì)遺傳優(yōu)化得到的多目標(biāo)函數(shù)的Pareto解集進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算,并對(duì)凹模疲勞壽命影響因素進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論,所得結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)優(yōu)化和預(yù)測(cè)的正確性。所搭建的這個(gè)平臺(tái),可以進(jìn)一步應(yīng)用于實(shí)際擠壓過(guò)程模具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及壽命分析。
【關(guān)鍵詞】：實(shí)心件正擠壓 多學(xué)科優(yōu)化 疲勞壽命 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 響應(yīng)面模型
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG375.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-28
• 1.1 冷擠壓概況10-11
• 1.2 冷擠壓工藝現(xiàn)狀和發(fā)展11-13
• 1.2.1 冷擠壓工藝的過(guò)去和未來(lái)11
• 1.2.2 國(guó)外冷擠壓技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展11-12
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)冷擠壓技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展12-13
• 1.3 有限元數(shù)值模擬和發(fā)展13-18
• 1.3.1 有限元法發(fā)展概況13-17
• 1.3.2 彈塑性有限元法在金屬成型中的運(yùn)用17
• 1.3.3 本文有限元分析軟件ABAQUS簡(jiǎn)介17-18
• 1.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)18-23
• 1.4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)概念和步驟18
• 1.4.2 實(shí)心件正擠壓工藝參數(shù)優(yōu)化18-19
• 1.4.3 本文中采用的優(yōu)化軟件的介紹19-20
• 1.4.4 多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題簡(jiǎn)介20-21
• 1.4.5 離散變量?jī)?yōu)化21
• 1.4.6 本文所用優(yōu)化算法簡(jiǎn)介21-23
• 1.5 疲勞壽命預(yù)測(cè)23-26
• 1.5.1 疲勞壽命預(yù)測(cè)法23-24
• 1.5.2 我國(guó)機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)疲勞研究的現(xiàn)狀24-25
• 1.5.3 實(shí)心件正擠壓凹模的疲勞壽命研究現(xiàn)狀25
• 1.5.4 基于有限元分析的疲勞壽命預(yù)測(cè)25-26
• 1.5.5 本文所用的疲勞軟件以及疲勞算法簡(jiǎn)介26
• 1.5.6 硬質(zhì)合金的疲勞特性26
• 1.6 本文研究的主要內(nèi)容26-27
• 1.7 本章小結(jié)27-28
• 2 傳統(tǒng)的實(shí)心件正擠壓模具結(jié)構(gòu)及有限元分析28-70
• 2.1 實(shí)心件正擠壓28-30
• 2.2 Scm435材料拉伸測(cè)試和真應(yīng)力-應(yīng)變曲線轉(zhuǎn)化30-34
• 2.3 數(shù)值模擬流程與結(jié)果討論34-52
• 2.4 實(shí)心件正擠壓模具結(jié)構(gòu)疲勞破壞52-53
• 2.5 對(duì)凹模受載有利的設(shè)計(jì)方法的介紹53-55
• 2.6 本文Scm435合金鋼冷擠壓凹模結(jié)構(gòu)改進(jìn)和工藝細(xì)節(jié)的考慮55-56
• 2.7 改進(jìn)結(jié)構(gòu)后的凹模工藝有限元分析56-59
• 2.8 有限元分析結(jié)果討論59-69
• 2.9 本章小結(jié)69-70
• 3 數(shù)值模擬-疲勞壽命-優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)搭建70-100
• 3.1 數(shù)值模擬-疲勞壽命-優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)搭建的理論基礎(chǔ)和實(shí)際操作70-86
• 3.1.1 FE-SAFE和ABAQUS的聯(lián)合應(yīng)用70-73
• 3.1.2 基于ISIGHT和ABAQUS的優(yōu)化平臺(tái)73-75
• 3.1.3 ISIGHT優(yōu)化數(shù)值模擬結(jié)果75-78
• 3.1.4 基于工藝期望的Pareto解的篩選78-86
• 3.2 DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)86-89
• 3.3 近似建模89-92
• 3.4 基于響應(yīng)面模型的快速優(yōu)化92-93
• 3.5 基于離散變量的優(yōu)化拉丁超立方抽樣法改進(jìn)93-95
• 3.6 ISIGHT-FESAFE-ABAQUS的聯(lián)合數(shù)值模擬平臺(tái)搭建95-98
• 3.7 本章小結(jié)98-100
• 4 總結(jié)與展望100-102
• 參考文獻(xiàn)102-105
• 附錄A 四次響應(yīng)面模型函數(shù)表達(dá)式105-110
• 附錄B 近似模型優(yōu)化結(jié)果有限元分析計(jì)算結(jié)果110-117
• 附錄C 1~4 階響應(yīng)面模型隨機(jī)誤差分析117-137
• 附錄D 1~4 階響應(yīng)面模型誤差分析表137-139
• 附錄E 改進(jìn)的響應(yīng)面模型函數(shù)139-143
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研成果143-144
• 致謝144-145

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  本文關(guān)鍵詞：基于正擠壓全過(guò)程模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化及疲勞壽命研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：404448