液压装备深拉伸变压边力优化设计与成形性能仿真技术及其应用研究

发布时间：2017-03-25 23:10

  本文关键词：液压装备深拉伸变压边力优化设计与成形性能仿真技术及其应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：液压装备是国家的战略性支柱产业,是许多重大工程的基础。随着高温合金、钛合金等新材料新工艺的发展,航空航天、石化能源中所需大型薄壁构件拼焊加工已经成为制约板料成形质量的瓶颈,亟需开发大型深拉伸液压装备以满足大拉伸比薄壁构件整体化、轻量化及高可靠性的要求。本文针对液压装备薄壁构件深拉伸成形模具卸载产生板料回弹、变压边力优化中板料回弹角难以计算、成形性能仿真中简化压边圈受力分布等问题,对液压装备薄壁构件深拉伸成形建模、薄板深拉伸成形变压边力优化与深拉伸装置成形性能参数设计进行了深入研究,提出了液压装备深拉伸变压边力优化设计与成形性能仿真技术,并将其应用于合肥合锻150MN深拉伸液压机的实际设计开发中。论文主要内容如下：第一章概述了液压装备薄壁构件深拉伸成形技术的发展历程,阐述了论文的研究意义,综述了薄板拉伸成形建模、工艺参数优化设计、成形性能仿真的研究现状,指出了现有方法的不足,并给出了本文的研究内容和组织架构。第二章提出了基于回弹控制的液压装备薄壁构件深拉伸成形建模方法。研究了液压装备深拉伸成形中板料回弹的形成机理,建立了薄板深拉伸成形板料回弹问题数学模型,揭示了工艺参数对板料回弹的影响规律,为合理优化变压边力曲线提供了理论依据。第三章提出了基于Kriging-NSGAII的薄板深拉伸成形变压边力优化方法。分析了影响薄壁构件成形质量的工艺参数,构建了薄壁构件深拉伸成形参数多目标优化模型,基于对称拉丁超立方试验设计建立了Kriging近似模型,采用NSGA-II遗传算法求解近似模型,运用模糊集对理论进行解集优选,进一步提高了薄壁构件的成形质量,以封头类薄壁构件的深拉伸成形为例,验证了优化方法的可行性。第四章提出了基于灰关联熵的液压装备深拉伸装置成形性能参数设计方法。对拉伸成形性能影响较大的结构参数进行成形性能仿真,利用灰关联熵理论对深拉伸装置的结构参数进行分析,实现了深拉伸装置成形性能的提高,并应用于合肥合锻150MN双动拉伸液压机中,验证了所提方法的可行性。第五章结合实际的企业项目,开发了拉伸液压机薄板深拉伸成形参数优化设计系统的功能模块,并在实际的企业项目中得到应用,验证了本文所述技术与系统的有效性。第六章总结了全文的研究内容,并对课题进一步的研究方向进行了展望。
【关键词】：深拉伸成形 封头类拉伸件 回弹 Kriging-NSGAII 灰关联熵 仿真分析
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-20
• 本章摘要11
• 1.1 引言11-12
• 1.2 课题的研究意义和技术背景12
• 1.3 液压装备拉伸成形技术的研究现状12-16
• 1.3.1 薄板拉伸的数学建模方法研究现状13-14
• 1.3.2 板料成形的参数优化设计研究现状14-15
• 1.3.3 拉伸成形的性能仿真技术研究现状15-16
• 1.4 液压装备深拉伸变压边力设计与成形性能仿真技术的提出16-17
• 1.4.1 液压装备薄壁构件深拉伸成形模具卸载产生板料回弹的问题16
• 1.4.2 液压装备深拉伸变压边力优化中板料回弹角难以计算的问题16-17
• 1.4.3 液压装备深拉伸成形性能仿真中简化压边圈受力分布的问题17
• 1.5 论文的研究内容与组织框架17-19
• 1.5.1 论文的研究内容17-18
• 1.5.2 论文的组织框架18-19
• 1.6 本章小结19-20
• 2 基于回弹控制的液压装备薄壁构件深拉伸成形建模20-32
• 本章摘要20
• 2.1 引言20-21
• 2.2 液压装备薄壁构件深拉伸成形板料回弹机理21-24
• 2.2.1 回弹的度量方法21-22
• 2.2.2 基于薄壁构件平均弯矩度量板料回弹量22-24
• 2.3 封头类拉伸件回弹问题建模24-31
• 2.3.1 基于回弹的薄壁构件拉伸载荷压边力分析24-25
• 2.3.2 封头类拉伸件拉伸载荷压边力模型25-27
• 2.3.3 封头类拉伸件临界起皱压边力模型27-29
• 2.3.4 封头类拉伸件临界破裂压边力模型29-30
• 2.3.5 基于压边力的封头类拉伸件回弹度量模型30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 3 基于Kriging-NSGAⅡ的薄板深拉伸成形变压边力优化32-51
• 本章摘要32
• 3.1 引言32-33
• 3.2 拉伸成形参数多目标优化模型33-36
• 3.2.1 拉伸成形质量评价指标及表征33-35
• 3.2.2 拉伸成形参数设计变量的确定35-36
• 3.3 基于对称拉丁超立方的Kriging近似模型的构建36-39
• 3.3.1 深拉伸成形问题的对称拉丁超立方试验设计36-37
• 3.3.2 对称拉丁超立方试验设计的Kriging近似模型37-39
• 3.4 基于NSGA-Ⅱ遗传算法的多目标优化求解39-44
• 3.4.1 拉伸成形变压边力优化求解流程40-41
• 3.4.2 基于模糊集对理论的Pareto解集优选41-44
• 3.5 应用实例44-50
• 3.5.1 封头深拉伸成形的优化问题参数设置44-45
• 3.5.2 封头深拉伸成形的Kriging近似模型45-48
• 3.5.3 封头深拉伸成形的多目标优化模型求解48-49
• 3.5.4 封头深拉伸成形的板料成形质量分析49-50
• 3.6 本章小结50-51
• 4 基于灰关联熵的液压装备深拉伸装置成形性能参数设计51-69
• 本章摘要51
• 4.1 引言51-52
• 4.2 深拉伸成形装置压制过程及其结构属性52-54
• 4.2.1 拉伸液压机压制过程52-54
• 4.2.2 深拉伸成形装置结构属性描述54
• 4.3 深拉伸装置结构参数的成形性能仿真54-60
• 4.3.1 基于凹模圆角半径的成形性能仿真55-57
• 4.3.2 基于凸模凹模间距的成形性能仿真57-59
• 4.3.3 基于压边缸布置的成形性能仿真59-60
• 4.4 基于灰关联熵的深拉伸装置结构参数关联分析60-63
• 4.4.1 灰熵关联分析理论模型60-62
• 4.4.2 深拉伸装置结构参数的灰熵关联分析62-63
• 4.5 应用实例63-68
• 4.5.1 150MN拉伸液压机深拉伸装置的凹模圆角半径灰熵关联分析63-64
• 4.5.2 150MN拉伸液压机深拉伸装置的凸凹模间隙灰熵关联分析64-65
• 4.5.3 150MN拉伸液压机深拉伸装置的压边缸布置灰熵关联分析65-66
• 4.5.4 150MN拉伸液压机深拉伸装置结构参数设计结果66-68
• 4.6 本章小结68-69
• 5 液压装备深拉伸变压边力优化设计与成形性能仿真技术应用69-81
• 本章摘要69
• 5.1 引言69
• 5.2 系统应用背景69
• 5.3 系统功能模块69-75
• 5.3.1 拉伸工艺参数优化设计模块70-72
• 5.3.2 拉伸装置结构参数设计模块72-73
• 5.3.3 拉伸工件成形性能仿真模块73-75
• 5.4 150MN液压机深拉伸变压边力优化工程应用75-80
• 5.5 本章小结80-81
• 6 总结与展望81-83
• 6.1 全文总结81-82
• 6.2 工作展望82-83
• 参考文献83-86
• 作者简历86
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文和负责参与的科研项目86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 屈晓阳;展培培;杨嵩;赵军;;基于PID神经网络的拉深件变压边力控制方法研究[J];燕山大学学报;2011年04期

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3 谢晖,钟志华;基于CAE和神经网络的压边力优化[J];机械工程学报;2004年07期

4 曹宏深;;复合变形路径下的板材冲压成形极限应变(Ⅰ)——冲压成形极限应变的立论与解析[J];机械工程学报;2008年02期

5 曹宏深;;复合变形路径下的板材冲压成形极限应变(Ⅱ)——冲压成形极限应变的计算与试验[J];机械工程学报;2009年01期

6 谢英,万敏,韩非;板料成形极限应变与极限应力的转换关系[J];塑性工程学报;2004年03期

7 秦泗吉;梁韶伟;张树栋;;轴对称拉深成形法兰区起皱失稳变形能及临界压边力[J];中国机械工程;2013年23期

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本文编号：267917