仿生结构U形单元冲锻复合成形机理研究及工艺优化设计

发布时间：2020-03-28 04:53

【摘要】：近年来,能源危机与环境问题愈发凸显,汽车轻量化进程日益紧张,各大车企的设计者们纷纷在车身结构中加入仿生元素以求在降低汽车重量的同时,提高车身的强度刚度,保证使用安全性能。全新的奥迪A8车身结构中,首次在关键结构件的内表面加入了带有仿飞鸟骨骼内部结构的肋条式结构来提高车身的防撞性能。由于此种结构较为复杂,采用铸造成形会造成零件质量增大、机械性能下降等问题,若采用塑性成形则会在很大程度上避免这些问题,但目前关于这方面的研究极少,因此论文以仿生结构U形单元为研究对象,提出了冲锻复合成形方法对其进行成形,并结合力学分析以及有限元数值模拟方法对成形过程进行分析及影响因素进行探讨,依据分析结果构建基于智能优化算法的工艺优化方法对工艺进行优化。主要研究工作如下:(1)仿生结构U形单元成形工艺方案设计。根据仿生结构U形单元的主要结构特点以及成形难点,设计合理的冲锻复合成形工艺方案,并对成形过程中可能出现的肋条凸起顶部填充不满、底部凹陷以及侧壁圆角减薄等成形缺陷的产生原因进行初步分析。(2)对成形过程中的板料进行受力分析,从力学角度探究肋条凸起底部缺陷出现的根本原因。根据板料在成形过程中的变形特点,将成形过程中某一时刻的板料分为几大区域,对每个区域进行受力分析,建立完整的力学分析模型,并针对凹陷的产生进行力学探讨,确定影响成形质量的主要因素。(3)基于力学分析结果,采用有限元软件Deform-2D对成形过程进行模拟,对每个影响零件成形质量的参数的变化规律以及成形缺陷的产生进行深入探讨分析,大致确定参数取值范围。(4)依据力学分析模型以及数值模拟结果,提取优化设计变量及其取值范围与优化目标,构建基于GA-RVM模型的优化设计方法,利用遗传算法对影响RVM模型预测精度的尺度参数进行寻优,随后再次通过最优尺度参数建立的高精度模型结合遗传算法对工艺参数进行寻优,最后采用数值模拟对寻优结果进行验证。论文所研究的仿生肋条结构类零件冲锻复合成形机理以及参数影响规律,与所提出的结合智能算法的工艺优化设计方法具有高度普适性以及有效性,可为此类零件的实际生产提供理论指导与参考。
【图文】：

(a) (b)图 1. 2 （a）东风天籁，（b）大众甲壳虫Fig.1. 2 (a) NISSAN Teana, (b) Volkswagen Beetl指利用自然界中各种动植物的功能原理将现设计上最典型的功能仿生莫过于如图 1. 3 所示开启变为纵向开启，外观个性动感，给人以门的是奔驰的经典跑车 300SL，之所以如此设在左右两侧设置了两个平行梁，从而设计了翼式车门成为了一种古典与浪漫的标志。

图 1. 5 奥迪全新 D5 车型结构示意图Fig.1. 5Audi D5 body structure schematic diagram生产工艺不断进步的今天，新车型势必会在好的操控特性及燃油经济性。然而，新型的 D 的 ASF 车身结构的发展历程可知，奥迪绝非更加专注于提高汽车的刚性和安全性，在满这也是 D5 车身架构大量使用热成形高强度钢代汽车能够面对未来更加严格的碰撞安全标安全已成为现今的一个基本共识，依靠车身责吸收能量的关键结构件使汽车安全性得以架构中，为了增加车身的防撞性能，，首次采用纵梁，如图 1. 6 所示。整个零件内部的肋条骼内部结构。鸟类的骨骼中空质轻，是优良送上蓝天。这些肋条就如同翅膀中的骨骼内
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U466

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 王谦;;仿生学在汽车造型设计中的应用[J];赤峰学院学报(自然科学版);2014年13期

2 杜鹏东;;仿生学及生物力学研究综述[J];林业机械与木工设备;2013年09期

3 王峰;陈希信;;采用雷达的系统方法研究蝙蝠的声视觉性能[J];中国电子科学研究院学报;2013年03期

4 Liu Qiang;Ma Fangwu;Wang Xiaona;Yao Zaiqi;Song Wei;Zhao Fuquan;Ma Mingtu;Song Leifeng;;Simulation about hot stamping of ultra-high strength steel on the basis of lightweight technology[J];Engineering Sciences;2012年06期

5 李敏捷;;奥迪的领先科技[J];汽车维修;2011年08期

6 赵福全;吴成明;潘之杰;刘卫国;刘巍;;中国汽车安全技术的现状与展望[J];汽车安全与节能学报;2011年02期

7 周超;;苍蝇与振动陀螺仪[J];小雪花(小学快乐作文);2011年06期

8 冯奇;范军锋;王斌;凌天钧;;汽车的轻量化技术与节能环保[J];汽车工艺与材料;2010年02期

9 王可胜;刘全坤;张德元;;1100-H14铝合金板冷冲锻成形过程的有限元模拟[J];中国有色金属学报;2010年02期

10 姚洪华;;我国汽车冲压件的技术现状与发展趋势研究[J];上海汽车;2010年02期

相关会议论文 前1条

1 孙成;张士宏;唐伟东;程明;王忠堂;;板材零件冲锻成形工艺缺陷分析[A];第3届全国精密锻造学术研讨会论文集[C];2008年

相关硕士学位论文 前4条

1 程大伟;基于人体生物力学分析的汽车座椅结构优化设计研究[D];天津科技大学;2015年

2 孟相光;结构仿生学在工程机械结构设计中的应用研究[D];石家庄铁道大学;2013年

3 杜鸿;轿车车身造型仿生设计研究[D];西南交通大学;2010年

4 仓力佳;生态建筑的仿生研究[D];华中科技大学;2005年

本文编号：2603954