基于模糊控制的Y形管内高压成形加载路径优化研究
发布时间：2021-11-16 23:20
液压成形技术是塑性加工领域的一项新技术,而管材内高压成形工艺又是其重要的分支之一,其成形的零件具有表面质量光滑,壁厚均匀性好,结构强度高,整体性强且减少加工模具成本等优点。本文采用管形材料减轻零件质量的思想,应用内高压成形原理与模糊控制理论,针对Y形管的内高压成形进行了综合性成形规律分析,并依据其成形规律进行内高压成形加载路径的优化研究。第一部分以形状规则的Y形管为例,进行几何与有限元模型建模,并运用Dynaform有限元仿真软件进行内高压成形数值仿真。通过数值仿真分析探讨其成形规律、主要缺陷形式及缺陷产生位置。并分别探讨工艺参数,包括几何形貌参数、摩擦系数和加载路径,对成形质量的影响。为后续运用模糊控制理论优化内高压成形加载路径提供理论指导和设计依据,以便加工出质量合格的零件。第二部分的主要内容为通过构建模糊控制系统模型优化Y形管内高压成形的加载路径。首先介绍了模糊控制相关理论基础,并基于前文基本的Y形管内高压成形规律,进行模糊控制法优化加载路径的思路构建。依据其成形特性与易产生缺陷部位进行控制变量和被控变量的选取,进而通过少量的试错仿真分析进行模糊控制逻辑的整体构建,包括Simul...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
管材内高压成形工艺过程
吉林大学硕士学位论文4图1.2自适应法优化加载路径示意图1.3.2寻优算法优化加载路径虽然自适应进给法应用简便且高效，但由于自身的方法并不具备足够的理论基础，仅在自进给的基础上乘以一个倍数，限制了加载路径优化的更多可能性。为避免这种局限性，学者们将优化算法应用到成形优化问题中。与最优化算法相结合的方法又可分为两种：基于梯度或进化算法的加载路径优化和基于近似模型的加载路径优化。前一种方法直接采用有限元分析进行迭代计算，而后一种方法是采用试验设计(DesignofExperiment,DOE)以及各种近似模型将数据规律拟合后再进行寻优求解计算。1.3.2.1基于梯度或进化算法的加载路径优化2001年，Yang[8]等人以管材壁厚分布均匀性为目标函数，管材成形的贴模程度作为约束函数，采用6节点B样条函数描述内压与轴向进给的相对关系，对各节点变量进行了灵敏度分析，并采用序列二次规划法求解了最优加载路径参数组合。2003年，Fan[9]同样以壁厚均匀性作为目标函数，管材成形的贴模程度作为约束函数，利用共轭梯度法优化了T形管内高压成形的加载路径。2005年，Imaninejad等人[10]以壁厚分布均匀性作为目标函数，最大von-Mises应力和贴模程度作为约束函数，对比了单线性、双线性和四线性加载模式的最优结果，结果表明四线性加载模式下的贴模程度最好，但壁厚分布均匀性最差。2008年，Lorenzo等人[11]以T形管支管胀形高度为目标函数，采用最速下降法优化了加载路径。随后作者采用梯度算法和分解策略优化了Y形管的加载路径，并对比了静态迭代方法和动态迭代方法的求解结果，结果表明采用动态迭
第1章绪论72004年，Ray等人[35]采用管材外表面与内表面节点应变的差值以及管材表面节点的法向速度作为起皱的评价指标。同年，Strano等人[36]提出采用管材相邻节点的斜率的变化值以及零件表面积与体积的比值作为起皱的评价准则。2005年，Aydemir等人[37]采用内力功的二阶增量与成形极限曲线(FLC)作为起皱与破裂的评价指标。2008年，Li等人[38]采用FLC与管材底部节点到模具的表面的最大距离作为破裂与起皱的评价指标。2009年，Mohammadi等人[39]采用塑性分叉理论与塑性失稳理论作为起皱与破裂的评价准则。2013年，Teng等人[40]全面地论述了T形管成形过程可能遇到的起皱模式，并提出不同的评价指标来评价不同的起皱模式，此外作者还采用管材表面与中间冲头在两个正交方向上的接触长度来评价零件的整形程度。此外一些其他的学者也对管材内高压成形工艺的模糊控制优化做出了一些有益的尝试[41-43]，其中2014年日本学者提及的在模具嵌入传感器的思想[43]最为新颖，如图1.4为传感器布置示意图，但此方面国内相关研究依然很少，应当作为研究重点，加快自动化和智能化制造的前进脚步。（a）位移传感器（b）接触传感器（c）用位移传感器测间隙（d）接触传感器测长度图1.4模具嵌入式传感器1.3.4存在的问题尽管国内外学者对加载路径的优化做出了大量研究，但依然存在一些问题：（1）自适应进给法虽然可以快速得到一个较好的加载路径，但其将加载路径的模
【参考文献】：
期刊论文
[1]摩擦系数对薄壁T型管内高压成形的影响[J]. 戴龙飞,徐雪峰,孙前江,张建伟,熊光利. 锻压技术. 2018(07)
[2]薄壁Y型三通管内高压成形起皱与开裂分析[J]. 彭俊阳,罗德高,滕步刚,刘钢. 材料科学与工艺. 2017(04)
[3]内高压成形技术在汽车轻量化中的应用[J]. 刘媛媛. 价值工程. 2011(19)
[4]内高压成形的应用进展[J]. 苑世剑,王仲仁. 中国机械工程. 2002(09)
本文编号：3499758
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
管材内高压成形工艺过程
吉林大学硕士学位论文4图1.2自适应法优化加载路径示意图1.3.2寻优算法优化加载路径虽然自适应进给法应用简便且高效，但由于自身的方法并不具备足够的理论基础，仅在自进给的基础上乘以一个倍数，限制了加载路径优化的更多可能性。为避免这种局限性，学者们将优化算法应用到成形优化问题中。与最优化算法相结合的方法又可分为两种：基于梯度或进化算法的加载路径优化和基于近似模型的加载路径优化。前一种方法直接采用有限元分析进行迭代计算，而后一种方法是采用试验设计(DesignofExperiment,DOE)以及各种近似模型将数据规律拟合后再进行寻优求解计算。1.3.2.1基于梯度或进化算法的加载路径优化2001年，Yang[8]等人以管材壁厚分布均匀性为目标函数，管材成形的贴模程度作为约束函数，采用6节点B样条函数描述内压与轴向进给的相对关系，对各节点变量进行了灵敏度分析，并采用序列二次规划法求解了最优加载路径参数组合。2003年，Fan[9]同样以壁厚均匀性作为目标函数，管材成形的贴模程度作为约束函数，利用共轭梯度法优化了T形管内高压成形的加载路径。2005年，Imaninejad等人[10]以壁厚分布均匀性作为目标函数，最大von-Mises应力和贴模程度作为约束函数，对比了单线性、双线性和四线性加载模式的最优结果，结果表明四线性加载模式下的贴模程度最好，但壁厚分布均匀性最差。2008年，Lorenzo等人[11]以T形管支管胀形高度为目标函数，采用最速下降法优化了加载路径。随后作者采用梯度算法和分解策略优化了Y形管的加载路径，并对比了静态迭代方法和动态迭代方法的求解结果，结果表明采用动态迭
第1章绪论72004年，Ray等人[35]采用管材外表面与内表面节点应变的差值以及管材表面节点的法向速度作为起皱的评价指标。同年，Strano等人[36]提出采用管材相邻节点的斜率的变化值以及零件表面积与体积的比值作为起皱的评价准则。2005年，Aydemir等人[37]采用内力功的二阶增量与成形极限曲线(FLC)作为起皱与破裂的评价指标。2008年，Li等人[38]采用FLC与管材底部节点到模具的表面的最大距离作为破裂与起皱的评价指标。2009年，Mohammadi等人[39]采用塑性分叉理论与塑性失稳理论作为起皱与破裂的评价准则。2013年，Teng等人[40]全面地论述了T形管成形过程可能遇到的起皱模式，并提出不同的评价指标来评价不同的起皱模式，此外作者还采用管材表面与中间冲头在两个正交方向上的接触长度来评价零件的整形程度。此外一些其他的学者也对管材内高压成形工艺的模糊控制优化做出了一些有益的尝试[41-43]，其中2014年日本学者提及的在模具嵌入传感器的思想[43]最为新颖，如图1.4为传感器布置示意图，但此方面国内相关研究依然很少，应当作为研究重点，加快自动化和智能化制造的前进脚步。（a）位移传感器（b）接触传感器（c）用位移传感器测间隙（d）接触传感器测长度图1.4模具嵌入式传感器1.3.4存在的问题尽管国内外学者对加载路径的优化做出了大量研究，但依然存在一些问题：（1）自适应进给法虽然可以快速得到一个较好的加载路径，但其将加载路径的模
【参考文献】：
期刊论文
[1]摩擦系数对薄壁T型管内高压成形的影响[J]. 戴龙飞,徐雪峰,孙前江,张建伟,熊光利. 锻压技术. 2018(07)
[2]薄壁Y型三通管内高压成形起皱与开裂分析[J]. 彭俊阳,罗德高,滕步刚,刘钢. 材料科学与工艺. 2017(04)
[3]内高压成形技术在汽车轻量化中的应用[J]. 刘媛媛. 价值工程. 2011(19)
[4]内高压成形的应用进展[J]. 苑世剑,王仲仁. 中国机械工程. 2002(09)
本文编号：3499758
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