基于水平集理论和Kriging模型的镁合金差温成形伪拉延筋设计及优化

发布时间：2021-06-30 07:20

　　压边圈结构对改善差温成形中压边圈摩擦、传热及材料的流动阻力起着重要的作用。利用水平集理论和Kriging模型,对镁合金差温成形中的压边圈结构进行优化,提出一种伪拉延筋。以NUMISHEET2011十字杯形件为研究对象,建立相应的热力耦合模型,利用相关的试验数据,对有限元模型进行验证。基于一步法理论反求影响镁合金成形件质量的压边圈关键区域,并对该区域进行了重新离散化及处理。以部分节点坐标为设计变量,以随机水平集值为目标,建立压边圈的Kriging水平集模型。利用初始水平集阈值,对伪拉延筋进行设计。利用拉丁超立方对水平集阈值、凸模温度和凹模温度进行抽样,获得伪拉延筋样本。基于镁合金差温成形热力耦合模型,对相应的样本进行有限元仿真分析,获得镁合金成形件的成形质量,建立水平集阈值与质量之间的Kriging模型。利用粒子群算法,对该Kriging模型进行优化,获得最佳水平集阈值,实现伪拉延筋的优化。利用最优伪拉延筋,进行相应的差温成形分析。研究表明,基于水平集理论和Kriging模型,优化伪拉延筋能有效地提高成形件的减薄率均匀性。该方法为压边圈设计提供一种有益的指导。 

【文章来源】：机械工程学报. 2020,56(12)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

十字杯形件

考虑到十字杯形件的对称性，为提高计算效率，取其1/4在ABAQUS软件中进行建模。有限元模型中板料的材料参数如表2所示[12]，其中板料厚度为0.5 mm，板料尺寸如图2所示。进行有限元模拟时，根据NUMISHEET2011标准考题，凸模、板料和托板的初始温度设置为100℃，压边圈、凹模初始温度设置为250℃。各部件中凸模、凹模、托板和压边圈设置为刚体，板料设置为变形体。并设置摩擦因数为0.05，冲压行程为18 mm。同时为了提高计算效率，仿真时采用动力显式算法。为了提高计算精度，板料网格划分时采用C3D8RT单元，并且板料厚度方向设置多层网格，网格划分如图3所示。整个热力耦合有限元模型如图4所示。

进行有限元模拟时，根据NUMISHEET2011标准考题，凸模、板料和托板的初始温度设置为100℃，压边圈、凹模初始温度设置为250℃。各部件中凸模、凹模、托板和压边圈设置为刚体，板料设置为变形体。并设置摩擦因数为0.05，冲压行程为18 mm。同时为了提高计算效率，仿真时采用动力显式算法。为了提高计算精度，板料网格划分时采用C3D8RT单元，并且板料厚度方向设置多层网格，网格划分如图3所示。整个热力耦合有限元模型如图4所示。图4 十字杯形件有限元模型

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于混合近似模型的镁合金差温成形压边圈结构形状优化[J]. 谢延敏,唐维,黄仁勇,张飞,潘贝贝.  塑性工程学报. 2018(02)
[2]矩形件分块压边圈拉延成形及拉延模设计[J]. 李钦生,何俊,刘彦春,丁响林.  锻压技术. 2018(03)

硕士论文
[1]基于水平集方法的多材料结构拓扑优化问题研究[D]. 刘凡兵.哈尔滨工程大学 2017
[2]AZ31镁合金板材温热高速率本构关系研究[D]. 薛翠鹤.武汉理工大学 2010



本文编号：3257309