基于改进响应面法的高强钢板冲压工艺参数稳健性优化
发布时间：2021-05-10 10:36
随着汽车工业的快速发展,汽车保有量的增加与能源紧缺、环境污染等问题的矛盾日益突出,而汽车轻量化也是缓解该矛盾的重要途径。近年来,高强钢凭借其材料性能与价格优势,被越来越广泛的应用于车身制造中。而由于高强钢材料性能与普通钢板相差较大,在其被推广使用的过程,也给制造工艺带来了许多新的复杂的问题,特别是高强钢的硬化指数较低,导致容易发生开裂,而屈服强度较高,也导致了板料冲压成形后的回弹较大,因此如何快速设计出合理的高强钢冲压工艺对于高强钢的推广使用至关重要。本文将有限元数值仿真技术应用于高强钢的冲压工艺设计中,对高强钢的冲压成形过程进行模拟,结合响应面代理模型方法,对冲压工艺参数进行优化,寻找最优的工艺参数,同时考虑到在模具加工使用过程中,初始工艺参数一般会发生波动,偏离最优参数组合,将参数波动情况考虑到优化过程中,建立了高强钢的冲压工艺参数稳健优化模型,尝试探索了适用于高强钢板的冲压工艺设计和参数稳健优化,具体地开展了如下工作内容:1、阐述了高强钢材料的分类、白车身用高强钢国内外应用现状和高强钢成形工艺的研究现状,并重点针对高强钢的回弹突出的问题,介绍了国内外研究人员对于控制回弹的相关方法...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究的背景与意义
1.2 高强钢板的概况
1.2.1 高强钢板的分类
1.2.2 高强钢板国内外应用现状
1.2.3 高强钢板的成形与回弹控制
1.3 相关技术方法的研究概述
1.3.1 板料冲压数值仿真技术的发展状况
1.3.2 稳健优化设计研究现状
1.4 论文主要研究内容
第2章 冲压有限元与稳健优化设计理论
2.1 引言
2.2 板料冲压成形有限元基础理论
2.2.1 大变形弹塑性本构关系和屈服准则
2.2.2 单元类型
2.2.3 有限元方程求解方法
2.3 板料冲压成形质量缺陷
2.3.1 破裂
2.3.2 起皱
2.3.3 回弹
2.4 稳健优化设计理论
2.4.1 稳健设计的概念
2.4.2 稳健设计的基本原理
2.4.3 6sigma质量稳健设计方法
2.4.4 稳健优化与其他优化对比
2.5 本章小结
第3章 基于高斯核函数的响应面的改进
3.1 引言
3.2 代理模型方法
3.2.1 试验设计
3.2.2 常用代理模型
3.2.3 代理模型精度检验方法
3.3 基于残差与径向基函数的响应面的改进
3.3.1 响应面的建立
3.3.2 响应面的残差原理
3.3.3 径向基模型原理
3.3.4 基于高斯核函数的响应面改进
3.4 改进的响应面在高阶非线性函数拟合中的应用
3.5 本章小结
第4章 基于AUTOFORM的高强钢的冲压有限元仿真
4.1 引言
4.2 AUTOFORM数值模拟软件
4.2.1 Autoform简介
4.2.2 Autoform软件模拟分析流程
4.3 汽车前纵梁加强板冲压数值仿真及结果分析
4.3.1 前纵梁加强板的工艺设计
4.3.2 有限元模型建立
4.3.3 前纵梁加强板结果分析
4.4 本章小结
第5章 改进响应面模型在前纵梁加强板稳健优化上的应用
5.1 引言
5.2 优化因子的选取
5.3 成形质量约束函数与目标函数
5.3.1 开裂约束函数
5.3.2 起皱约束函数
5.3.3 变形充分约束函数
5.3.4 目标函数
5.4 响应面的建立与改进
5.4.1 最优拉丁超立方试验设计
5.4.2 响应面的建立与精度检验
5.4.3 改进的响应面
5.5 稳健性优化结果分析与验证
5.5.1 确定性优化结果与可靠性分析
5.5.2 6σ稳健性优化
5.5.3 优化结果分析与对比
5.6 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录
附录B MATLAB计算起皱函数程序主要代码
附录C MATLAB计算充分变形函数与目标函数程序主要代码
附录D MATLAB计算残值插值函数程序主要代码
【参考文献】：
期刊论文
[1]板料V型弯曲回弹影响因素分析及实验研究[J]. 刘靖. 教育教学论坛. 2016(28)
[2]时效硬化对6021-T4铝板成形性影响及冲压工艺稳健设计[J]. 谢晖,刘翔,王诗恩,褚卫东,王东福. 塑性工程学报. 2016(01)
[3]基于动态Kriging模型的板料成形工艺稳健设计[J]. 谢延敏. 西南交通大学学报. 2014(01)
[4]稳健性和轻量化在整车侧面碰撞性能优化中的应用[J]. 张继游,门永新,彭鸿,冯擎峰. 汽车安全与节能学报. 2013(04)
[5]基于几何补偿的高强板汽车覆盖件回弹优化控制[J]. 李惠龙,陈靖芯,朱其昌,李红,万训保. 机电产品开发与创新. 2013(06)
[6]汽车发动机悬置系统的多目标稳健优化设计[J]. 谢展,于德介,李蓉. 汽车工程. 2013(10)
[7]基于梯度响应面模型的优化设计[J]. 罗佳奇,刘锋. 物理学报. 2013(19)
[8]侧围外板冲压工艺稳健性优化设计[J]. 张骥超,刘罡,林忠钦,高伟,李淑慧. 上海交通大学学报. 2012(07)
[9]基于UG的汽车覆盖件工艺补充面精细化设计方法[J]. 吕东东,王义林,董剑安,李玉强,徐伟检,陈箭. 锻压技术. 2012(01)
[10]基于响应面模型的结构疲劳寿命优化方法[J]. 薛彩军,谭伟,徐奋进,戴建华. 南京理工大学学报. 2011(06)
博士论文
[1]汽车覆盖件冲压成型工艺参数优化[D]. Nguyen Quang Minh（阮光明）.北京科技大学 2015
[2]薄板结构成形与耐撞性优化设计关键技术研究[D]. 孙光永.湖南大学 2011
[3]高强度钢板扭曲回弹特性及控制方法研究[D]. 吴磊.湖南大学 2010
[4]径向基函数模型在板料成形工艺多目标优化设计中的应用[D]. 安治国.重庆大学 2009
[5]基于CAE的冲压工艺分析理论与关键技术研究[D]. 谢晖.湖南大学 2003
硕士论文
[1]汽车后地板下连接板冲压成形模拟研究[D]. 王柯.吉林大学 2016
[2]基于响应面模型的白车身轻量化优化方法[D]. 刘开勇.湖南大学 2016
[3]镀镍薄板冲压成形过程中的回弹研究及稳健设计[D]. 李健.湘潭大学 2016
[4]基于正交试验和人工神经网络的冲压工艺参数优化[D]. 王瑞.中国科学院重庆绿色智能技术研究院 2016
[5]轿车覆盖件的成形分析和数值模拟[D]. 杜晨宇.安徽工程大学 2015
[6]高强钢汽车加强板冲压成形过程分析[D]. 高莹莹.大连工业大学 2015
[7]基于参数和模型不确定性的冲压稳健性优化设计[D]. 黎凯.湖南大学 2015
[8]基于小波神经网络的板料冲压回弹研究[D]. 孙新强.西南交通大学 2015
[9]基于Autoform的汽车结构件成形数值模拟及回弹研究[D]. 郑超.吉林大学 2015
[10]高强钢汽车结构件成形性能和回弹分析控制[D]. 肖辉.山东大学 2015
本文编号：3179217
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究的背景与意义
1.2 高强钢板的概况
1.2.1 高强钢板的分类
1.2.2 高强钢板国内外应用现状
1.2.3 高强钢板的成形与回弹控制
1.3 相关技术方法的研究概述
1.3.1 板料冲压数值仿真技术的发展状况
1.3.2 稳健优化设计研究现状
1.4 论文主要研究内容
第2章 冲压有限元与稳健优化设计理论
2.1 引言
2.2 板料冲压成形有限元基础理论
2.2.1 大变形弹塑性本构关系和屈服准则
2.2.2 单元类型
2.2.3 有限元方程求解方法
2.3 板料冲压成形质量缺陷
2.3.1 破裂
2.3.2 起皱
2.3.3 回弹
2.4 稳健优化设计理论
2.4.1 稳健设计的概念
2.4.2 稳健设计的基本原理
2.4.3 6sigma质量稳健设计方法
2.4.4 稳健优化与其他优化对比
2.5 本章小结
第3章 基于高斯核函数的响应面的改进
3.1 引言
3.2 代理模型方法
3.2.1 试验设计
3.2.2 常用代理模型
3.2.3 代理模型精度检验方法
3.3 基于残差与径向基函数的响应面的改进
3.3.1 响应面的建立
3.3.2 响应面的残差原理
3.3.3 径向基模型原理
3.3.4 基于高斯核函数的响应面改进
3.4 改进的响应面在高阶非线性函数拟合中的应用
3.5 本章小结
第4章 基于AUTOFORM的高强钢的冲压有限元仿真
4.1 引言
4.2 AUTOFORM数值模拟软件
4.2.1 Autoform简介
4.2.2 Autoform软件模拟分析流程
4.3 汽车前纵梁加强板冲压数值仿真及结果分析
4.3.1 前纵梁加强板的工艺设计
4.3.2 有限元模型建立
4.3.3 前纵梁加强板结果分析
4.4 本章小结
第5章 改进响应面模型在前纵梁加强板稳健优化上的应用
5.1 引言
5.2 优化因子的选取
5.3 成形质量约束函数与目标函数
5.3.1 开裂约束函数
5.3.2 起皱约束函数
5.3.3 变形充分约束函数
5.3.4 目标函数
5.4 响应面的建立与改进
5.4.1 最优拉丁超立方试验设计
5.4.2 响应面的建立与精度检验
5.4.3 改进的响应面
5.5 稳健性优化结果分析与验证
5.5.1 确定性优化结果与可靠性分析
5.5.2 6σ稳健性优化
5.5.3 优化结果分析与对比
5.6 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录
附录B MATLAB计算起皱函数程序主要代码
附录C MATLAB计算充分变形函数与目标函数程序主要代码
附录D MATLAB计算残值插值函数程序主要代码
【参考文献】：
期刊论文
[1]板料V型弯曲回弹影响因素分析及实验研究[J]. 刘靖. 教育教学论坛. 2016(28)
[2]时效硬化对6021-T4铝板成形性影响及冲压工艺稳健设计[J]. 谢晖,刘翔,王诗恩,褚卫东,王东福. 塑性工程学报. 2016(01)
[3]基于动态Kriging模型的板料成形工艺稳健设计[J]. 谢延敏. 西南交通大学学报. 2014(01)
[4]稳健性和轻量化在整车侧面碰撞性能优化中的应用[J]. 张继游,门永新,彭鸿,冯擎峰. 汽车安全与节能学报. 2013(04)
[5]基于几何补偿的高强板汽车覆盖件回弹优化控制[J]. 李惠龙,陈靖芯,朱其昌,李红,万训保. 机电产品开发与创新. 2013(06)
[6]汽车发动机悬置系统的多目标稳健优化设计[J]. 谢展,于德介,李蓉. 汽车工程. 2013(10)
[7]基于梯度响应面模型的优化设计[J]. 罗佳奇,刘锋. 物理学报. 2013(19)
[8]侧围外板冲压工艺稳健性优化设计[J]. 张骥超,刘罡,林忠钦,高伟,李淑慧. 上海交通大学学报. 2012(07)
[9]基于UG的汽车覆盖件工艺补充面精细化设计方法[J]. 吕东东,王义林,董剑安,李玉强,徐伟检,陈箭. 锻压技术. 2012(01)
[10]基于响应面模型的结构疲劳寿命优化方法[J]. 薛彩军,谭伟,徐奋进,戴建华. 南京理工大学学报. 2011(06)
博士论文
[1]汽车覆盖件冲压成型工艺参数优化[D]. Nguyen Quang Minh（阮光明）.北京科技大学 2015
[2]薄板结构成形与耐撞性优化设计关键技术研究[D]. 孙光永.湖南大学 2011
[3]高强度钢板扭曲回弹特性及控制方法研究[D]. 吴磊.湖南大学 2010
[4]径向基函数模型在板料成形工艺多目标优化设计中的应用[D]. 安治国.重庆大学 2009
[5]基于CAE的冲压工艺分析理论与关键技术研究[D]. 谢晖.湖南大学 2003
硕士论文
[1]汽车后地板下连接板冲压成形模拟研究[D]. 王柯.吉林大学 2016
[2]基于响应面模型的白车身轻量化优化方法[D]. 刘开勇.湖南大学 2016
[3]镀镍薄板冲压成形过程中的回弹研究及稳健设计[D]. 李健.湘潭大学 2016
[4]基于正交试验和人工神经网络的冲压工艺参数优化[D]. 王瑞.中国科学院重庆绿色智能技术研究院 2016
[5]轿车覆盖件的成形分析和数值模拟[D]. 杜晨宇.安徽工程大学 2015
[6]高强钢汽车加强板冲压成形过程分析[D]. 高莹莹.大连工业大学 2015
[7]基于参数和模型不确定性的冲压稳健性优化设计[D]. 黎凯.湖南大学 2015
[8]基于小波神经网络的板料冲压回弹研究[D]. 孙新强.西南交通大学 2015
[9]基于Autoform的汽车结构件成形数值模拟及回弹研究[D]. 郑超.吉林大学 2015
[10]高强钢汽车结构件成形性能和回弹分析控制[D]. 肖辉.山东大学 2015
本文编号：3179217
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