本文關(guān)鍵詞：熱成形模具磨損的全局靈敏度分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：在車身上采用高強(qiáng)鋼熱成形件是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化及提高碰撞安全性的有效途徑之一,然而隨著板料強(qiáng)度的提高,導(dǎo)致高強(qiáng)鋼冷沖壓成形困難。熱成形技術(shù)利用高溫下板料塑性增強(qiáng)的特點(diǎn),將沖壓成形過程和熱處理過程相結(jié)合,解決了高強(qiáng)鋼成形困難的問題。與冷沖壓模具相比熱成形模具的工作條件更惡劣,所受載荷更大,模具的磨損情況更為嚴(yán)重,模具的使用壽命和沖壓成形件的質(zhì)量也會(huì)降低。目前,對(duì)于熱成形模具磨損現(xiàn)象的研究較少,且多集中在實(shí)驗(yàn)研究方面,因此,開展對(duì)熱成形模具磨損現(xiàn)象的數(shù)值模擬研究具有重要的實(shí)際意義。本文建立了熱成形模具的熱力耦合模型,并基于Archard磨損計(jì)算理論,分析了模具的磨損分布規(guī)律及其與溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的關(guān)系。同時(shí)分析了磨損量與沖壓速度、板料溫度、冷卻水溫、模具溫度、摩擦系數(shù)、模具硬度等沖壓工藝參數(shù)之間的關(guān)系。以前立柱熱成形模具為例,基于最優(yōu)拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和響應(yīng)面建模方法建立了磨損量與沖壓工藝參數(shù)之間的多項(xiàng)式響應(yīng)面近似模型,在此基礎(chǔ)上運(yùn)用sobol全局靈敏度分析方法計(jì)算了沖壓工藝參數(shù)關(guān)于磨損量的靈敏度系數(shù)。結(jié)果顯示沖壓速度、板料溫度、模具溫度的靈敏度系數(shù)較大,表明它們對(duì)磨損量的影響較大。在靈敏度系數(shù)計(jì)算的基礎(chǔ)上,建立靈敏度系數(shù)較大的參數(shù)與磨損量的響應(yīng)面近似模型。以磨損量最小為優(yōu)化目標(biāo),運(yùn)用多目標(biāo)遺傳算法對(duì)沖壓工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),在給定的取值空間內(nèi)搜索最佳的工藝參數(shù)組合,為實(shí)際生產(chǎn)中工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：熱成形技術(shù) 模具磨損 Archard理論 sobol法 遺傳算法
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U466;TG306
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-22
• 1.1 引言13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用及研究現(xiàn)狀14-20
• 1.2.1 高強(qiáng)鋼的應(yīng)用現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 熱成形技術(shù)介紹16-17
• 1.2.3 熱成形技術(shù)研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3 課題研究意義20-21
• 1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容21-22
• 第2章 高強(qiáng)鋼熱成形分析及模具磨損相關(guān)理論22-33
• 2.1 傳熱學(xué)基本理論22-23
• 2.2 傳熱問題的三種邊界條件23
• 2.3 熱力耦合分析方法23-26
• 2.4 模具磨損相關(guān)理論26-33
• 2.4.1 磨損機(jī)理及分類26-28
• 2.4.2 模具磨損的過程28-29
• 2.4.3 磨損量的評(píng)定29-30
• 2.4.4 磨損計(jì)算理論30-33
• 第3章 高強(qiáng)鋼熱成形模具磨損分析33-47
• 3.1 有限元模型33-36
• 3.1.1 幾何模型33-34
• 3.1.2 網(wǎng)格模型34
• 3.1.3 材料模型34-35
• 3.1.4 接觸及初始條件35-36
• 3.2 模具磨損分析36-39
• 3.2.1 Archard磨損理論36-37
• 3.2.2 磨損結(jié)果分析37-39
• 3.3 熱成形工藝參數(shù)對(duì)磨損的影響39-46
• 3.3.1 沖壓速度對(duì)磨損的影響40-41
• 3.3.2 板料初始成形溫度對(duì)磨損的影響41-42
• 3.3.3 冷卻水溫對(duì)磨損的影響42-43
• 3.3.4 摩擦系數(shù)對(duì)磨損的影響43-44
• 3.3.5 模具硬度對(duì)磨損的影響44-45
• 3.3.6 模具溫度對(duì)磨損的影響45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 熱成形模具磨損的工藝參數(shù)靈敏度分析47-61
• 4.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)47-49
• 4.1.1 全因子設(shè)計(jì)47
• 4.1.2 中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)47-48
• 4.1.3 正交試驗(yàn)48
• 4.1.4 拉丁超立方設(shè)計(jì)48
• 4.1.5 最優(yōu)拉丁超立方設(shè)計(jì)48-49
• 4.2 響應(yīng)面近似模型49-51
• 4.3 響應(yīng)面近似模型的誤差分析51-52
• 4.4 靈敏度分析方法52-56
• 4.4.1 局部靈敏度分析方法53-54
• 4.4.2 全局靈敏度分析方法54
• 4.4.3 sobol靈敏度分析方法54-56
• 4.5 基于多項(xiàng)式響應(yīng)面法和sobol法的靈敏度分析56-60
• 4.5.1 建立多項(xiàng)式響應(yīng)面模型56-58
• 4.5.2 sobol法靈敏度系數(shù)計(jì)算58-60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 第5章 工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)61-68
• 5.1 最優(yōu)拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)61-63
• 5.2 建立多項(xiàng)式響應(yīng)面模型63
• 5.3 基于遺傳算法的工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)63-67
• 5.3.1 遺傳算法簡(jiǎn)介63-65
• 5.3.2 遺傳算法在工藝參數(shù)優(yōu)化上的應(yīng)用65-66
• 5.3.3 遺傳算法在多目標(biāo)優(yōu)化中的應(yīng)用66-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 總結(jié)與展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 致謝74-75
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：527050