铝合金大锻件局部加载成形质量控制研究
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【摘要】:T型截面铝合金大锻件由于其优良的综合性能在航空航天工业领域得到广泛的应用,本课题研究的T型锻件属于典型的筋板类构件,具有高筋宽腹板结构,此类锻件在成形过程中易出现充填不满、粗晶、成形不均匀等缺陷。而局部加载成形工艺在降低成形载荷的同时也由于其加载时特殊的变形方式-变形的不同时性,往往会促使锻件缺陷的产生。论文综合利用锻造工艺理论、数值模拟及人工智能技术对T型截面铝合金大锻件局部加载成形过程进行研究。论文主要工作及成果如下:(1)局部加载条件下的金属流动规律探究。通过对比整体加载成形与局部加载成形过程得到金属在各个方向流动的规律;并通过分析两道次局部加载成形下金属充填筋部的过程,得到影响局部加载成形过程的因素有坯料形状、加载顺序、坯料温度、加载速度、加载道次及各道次分配量、单次压下有效长度等。(2)单因素试验研究各因素对质量指标的影响规律。首先验证了坯料形状的合理性,并通过对加载顺序、坯料温度、加载速度、加载道次及各道次分配量、单次压下有效长度五个因素做单因素试验分析得到各因素对成形质量指标填充性、平均晶粒尺寸及晶粒尺寸分布均匀性的影响规律,以此确定了各因素的合理取值范围。(3)基于BP神经网络与遗传算法的成形工艺多目标优化。以填充性、平均晶粒尺寸和晶粒尺寸分布均匀性为评价指标,以坯料温度、加载速度、道次分配量和单次压下有效长度为设计变量,利用BP神经网络模型与遗传算法相结合的策略对局部加载过程进行多目标优化,在模型预测精度较高的前提下得到了最佳的工艺参数组合。(4)生产试制。将最佳工艺参数应用到实际生产中,试制获得宏观和微观质量均合格的T型铝合金锻件。
【关键词】:T型截面大锻件 填充性 平均晶粒尺寸 晶粒均匀性 神经网络与遗传算法
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TG316
【目录】:
- 中文摘要3-4
- 英文摘要4-8
- 1 绪论8-16
- 1.1 研究背景8-9
- 1.2 筋板类锻件成形工艺研究现状9-14
- 1.2.1 锻造工艺有限元模拟研究现状9-11
- 1.2.2 局部加载成形工艺研究现状11-12
- 1.2.3 微观组织研究现状12-13
- 1.2.4 成形工艺优化方法13-14
- 1.3 课题研究内容与研究意义14-16
- 1.3.1 课题研究的内容14-15
- 1.3.2 课题研究的意义15-16
- 2 锻件局部加载成形过程数值模拟16-29
- 2.1.锻件结构及工艺分析16
- 2.2 局部加载成形有限元模型建立16-20
- 2.2.1 刚粘塑性基本假设16-17
- 2.2.2 刚粘塑性基本方程17
- 2.2.3 建立局部加载有限元模型17-20
- 2.3 有限元模拟结果分析20-24
- 2.3.1 筋部填充性分析21
- 2.3.2 晶粒尺寸分析21-24
- 2.4 金属流动规律探究24-28
- 2.5 本章小结28-29
- 3 工艺参数对成形质量的影响规律探究29-44
- 3.1 预制坯验证29
- 3.2 工艺参数对锻件成形质量的影响29-43
- 3.2.1 目标评价指标建立29-30
- 3.2.2 加载顺序对锻件宏观与微观指标的影响30-32
- 3.2.3 坯料温度对锻件宏观与微观指标的影响32-34
- 3.2.4 加载速度对锻件宏观与微观指标的影响34-36
- 3.2.5 加载道次及各道次下压量分配对锻件宏观与微观指标的影响36-41
- 3.2.6 单次压下量对锻件宏观与微观指标的影响41-43
- 3.3 本章小结43-44
- 4 局部加载成形工艺优化研究44-54
- 4.1 BP神经网络概述44-47
- 4.2 GA算法概述47-48
- 4.3 局部加载成形工艺优化48-53
- 4.3.1 拉丁超立方抽样试验设计48-49
- 4.3.2 目标评价函数建立及试验设计49-51
- 4.3.3 BP神经网络的构建51
- 4.3.4 基于遗传算法的工艺优化51-53
- 4.4 本章小结53-54
- 5 锻件生产试制54-59
- 5.1 生产试制流程54
- 5.2 生产设备及试制结果分析54-58
- 5.2.1 生产设备54-56
- 5.2.2 试制结果分析56-58
- 5.3 本章小结58-59
- 6 结论与展望59-61
- 6.1 结论59-60
- 6.2 展望60-61
- 致谢61-62
- 参考文献62-67
- 附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录67
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本文编号:289654
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