变压边力对差厚拼焊板方盒形件拉深成形质量的影响

与单板相比,由于料厚比（或强度比）、焊缝性能以及成形过程中焊缝移动的影响,使拼焊板成形更为复杂。拼焊板拉深是拼焊板冲压成形中最典型成形工艺,影响拼焊板拉深成形质量的主要因素有压边力、模具几何参数、料厚比和摩擦条件等。其中,压边力的大小及加载方式对拉深成形极限及焊缝移动有着显著影响。本文采用数值模拟技术,研究了拼焊板方盒形件拉深成形过程中变压边力方案对焊缝移动及成形极限的影响规律。研究表明可以通过调整焊缝两侧板料压边力的大小,使得在尽可能满足成形深度的同时减少焊缝移动,从而提高拼焊板方盒形件的成形质量。     

拼焊板多点成形过程的数值模拟

为探讨拼焊板多点成形工艺的可行性,采用显式有限元软件,针对球形件和斜壁盒形件进行了数值模拟。分析了拼焊板多点成形过程中出现的压痕和起皱现象及其抑制方法,探讨了焊缝偏移的影响因素。结果表明:采用弹性垫和阶梯式压边圈可以有效地解决拼焊板多点成形过程中出现的压痕和起皱问题,使成形件表面光滑。成形过程中,焊缝初始位置距离板料中心越远、板料厚度相差越大、板料变形量越大,焊缝偏移量就越大。     

拼焊板多点成形过程的数值模拟

为探讨拼焊板多点成形工艺的可行性,采用显式有限元软件,针对球形件和斜壁盒形件进行了数值模拟。分析了拼焊板多点成形过程中出现的压痕和起皱现象及其抑制方法,探讨了焊缝偏移的影响因素。结果表明：采用弹性垫和阶梯式压边圈可以有效地解决拼焊板多点成形过程中出现的压痕和起皱问题,使成形件表面光滑。成形过程中,焊缝初始位置距离板料中心越远、板料厚度相差越大、板料变形量越大,焊缝偏移量就越大。     

不等厚板的两种焊接工艺及接头塑性变形性能

采用激光焊和钨极脉冲氩弧焊两种方法焊接不等厚拼焊板，分析焊缝组织形态，并通过拼焊板试件拉件试验对拼焊板的塑性变形性能进行了分析研究，给出了拼焊板的两种焊接工艺规范参数和机械性能参数，比较了焊缝处于拉伸试祥不同位置时拼焊板与母材的拉伸试验结果．结果表明，两种焊接方法均适用于拼焊板焊接，而又通过优化焊缝位置能提高拼焊板的整体塑性变形能力。     

镁合金拼焊板制备及冲压成形研究

采用钨极氩弧焊制备了性能良好的镁合金拼焊板,并进行了镁合金拼焊板覆盖件冲压工艺的试验研究.试验结果表明,合理的成形工艺能有效地解决镁合金拼焊板冲压成形过程中产生的缺陷.通过对拉深速度、成形温度、坯料形状以及润滑条件等参数的控制,能够制得镁合金拼焊板覆盖件.     

基于VBHF的差厚激光拼焊圆筒件成形仿真研究

为研究变压边力对差厚拼焊板成形性能的影响,以差厚拼焊圆筒形件为例,设计2种随位置、行程不同的变压边力方案,得到了差厚激光拼焊圆筒形件的成形极限深度、焊缝移动量、破裂危险点处应变路径及焊缝两侧应变分布的变化情况.研究表明,薄、厚侧压边力的大小和分布对破裂危险点应变路径和安全裕度的影响很大,合理的变压边力分布可以调节焊缝两侧材料变形的均匀性,提高成形极限深度;通过变压边力技术可以控制薄侧破裂危险点的应变路径由拉压应变状态向双向拉伸应变状态过渡,从而调节破裂失效的位置,有效提高差厚激光拼焊圆筒件的冲压成形性能.     

低合金钢板对接立焊单面焊双面成形工艺研究

阐述了16MnR低合金钢板一板对接立焊单面焊双面成形的打底焊、填充焊、盖面焊的工艺过程及操作要领.重点讨论了提高单面焊双面成形打底焊质量的措施;强调了焊条伸入坡口的相对深度对打底焊、填充焊和盖面焊焊缝高度的重要影响.     

基于量子遗传算法的边坡稳定性分析

目的以量子遗传算法为基础,分析斜边坡的最危险滑动面与其稳定系数,为露天矿安全生产提供理论保障.方法以滑动面稳定系数最小为目标函数、以简化的Bishop法确定的稳定系数的递推方程为约束条件,建立边坡稳定性分析的非线性多目标优化数学模型,设计求解该模型的量子遗传算法步骤,利用MATLAB编程求解.结果实例1求得的最危险滑动面圆心坐标为(-11.91,37.126)m,半径为38.83 m,稳定性系数为1.314,迭代次数为30,迭代更少,但是计算结果与遗传模拟退火算法结果相近;实例2求解的稳定性系数为1.715,计算结果与改进遗传算法结果相近,迭代次数为15,迭代次数更少.结论设计的边坡稳定性评价多目标优化模型合理,设计的量子遗传算法迭代次数更少,收敛速度更快,计算结果可靠.     

搭接焊缝对铝合金焊接结构轻量化设计的影响

为研究熔化极惰性气体保护焊（MIG焊）搭接焊缝的引入对铝合金焊接结构轻量化设计结果的影响,根据焊缝拉伸试验建立了焊缝的壳单元等效模型,并将其嵌入到基于结构参数化模型多目标优化的轻量化设计方法中。结果表明：在考虑焊缝影响后,设计结果满足目标需求并且更接近工程实际,同时还实现了焊缝处应力的合理分布以及更理想的焊缝布局,但质量有所增加。因此,考虑了MIG焊搭接焊缝影响的铝合金焊接结构轻量化设计具有更好的工程实际应用意义。     

基于响应曲面法U形件弯曲成形工艺参数优化

U形件弯曲成形过程中比较凸出的问题是回弹,将响应面法(RSM)与有限元仿真软件Dynaform相结合,应用于SUS430不锈钢的U弯曲成形.选取凹模圆角半径、模具间隙、冲压速度3个工艺参数作为主要的影响因素,回弹角度作为优化目标,建立15组Box-Behnken设计(BBD)试验方案,并建立因变量与目标值间的二阶非线性回归响应模型,借助Design-Expert软件对响应模型进行优化,通过优化取值获得模型较优的参数组合.经过仿真验证,将回弹角度由原来的3.39°减少到了2.19°,响应面与有限元软件的结合显著减少有限元模拟的次数,同时提高U形件成形质量.     

基于响应面与遗传算法的液力透平叶轮优化设计

建立了基于试验设计、响应面近似和遗传算法优化的液力透平叶轮优化设计方法。通过ANSYS CFX数值模拟得到其外特性,原始模型数值计算结果与试验结果外特性吻合较好。以设计工况下的水力效率和扬程为目标函数,利用响应面方法(RSM)分别得到设计参数与目标函数之间的显式表达式,采用NSGA-Ⅱ遗传算法得到最优叶轮参数组合。优化后水力模型效率提高3.2%。结果表明,响应面方法与NSGA-Ⅱ遗传算法相结合的优化方法适用于液力透平叶轮的优化设计。     

基于鲁棒最小二乘支持向量机的齿轮磨损预测

为了降低包含噪声的现场齿轮磨损数据对最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)模型稳健性的影响,采用迭代鲁棒最小二乘支持向量机(iteratively robust least squares support vector machine,IRLSSVM)对齿轮磨损数据进行建模和预报.首先,增加权函数迭代次数以保证建模过程的鲁棒性;然后,将具有全局搜索的耦合模拟退火(coupled simulated annealing,CSA)与局部优化的单纯形法(simplex method,SM)相结合的方法用于优化IRLSSVM模型超参数,进而采用鲁棒交叉验证作为CSA-SM算法拟合目标函数,提高IRLSSVM模型超参数优化过程的鲁棒性;最后,利用K727840ZW变速箱现场齿轮磨损数据进行了数值实验,结果验证了所提出方法的有效性.     

基于多工序回弹补偿的大型汽车覆盖件成形优化

针对某品牌SUV汽车大型覆盖件成形过程存在的易起皱、破裂和回弹等质量问题,进行了工艺参数多目标优化和回弹补偿优化.首先,以最大增厚率和最大减薄率为评价目标,利用正交试验和Design - Expert软件对压边力、模具间隙、冲压速度和摩擦系数进行多目标优化,并确定最优工艺参数组合; 其次,以最大回弹量为评价目标,利用多工序补偿法对拉延模和修边冲孔模进行回弹补偿,并对最优冲压工艺参数组合和回弹补偿面进行仿真分析和试模实验.研究表明:优化后的成形工艺参数能够防止零件破裂,减少起皱以及降低最大增厚率和最大减薄率; 多工序回弹补偿能够有效控制回弹量,减少整形工序.本文的优化方案可为提高大型汽车覆盖件的成形质量和节约成本提供参考.     

一种近似响应面模型的链轮优化设计方法

链轮系统作为一种广泛应用于工业设备上的动力传输装置,优化并提高其系统性能具有重要的理论和实际意义。针对目前链轮系统优化过程中优化效率和优化精确度难以兼顾的不足,提出了一种基于试验设计响应面模型的链轮系统优化设计方法和优化过程。以链轮系统有限元分析结果为基础,对影响链轮系统的优化控制参数进行最优超立方试验设计,获得具有显著影响度的设计控制参数并建立各控制参数间的交互响应关系。基于显著控制样本参数构造链轮系统响应面近似模型,采用多岛遗传算法对响应面近似模型进行全局寻优并实现对链轮系统的优化设计。与常规优化方法对比,该方法在较少优化次数条件下进一步提高了链轮系统的综合优化性能,有较好的可行性和实用性。     

Design optimization of transonic compressor stage using CFD and response surface model

In order to shorten the design period, the paper describes a new optimization strategy for computationally expensive design optimization of turbomachinery, combined with design of experiment (DOE), response surface models (RSM), genetic algorithm (GA) and a 3-D Navier-Stokes solver(Numeca Fine). Data points for response evaluations were selected by improved distributed hypercube sampling (IHS) and the 3-D Navier-Stokes analysis was carried out at these sample points. The quadratic response surface model was used to approximate the relationships between the design variables and flow parameters. To maximize the adiabatic efficiency, the genetic algorithm was applied to the response surface model to perform global optimization to achieve the optimum design of NASA Stage 35. An optimum leading edge line was found, which produced a new 3-D rotor blade combined with sweep and lean, and a new stator one with skew. It is concluded that the proposed strategy can provide a reliable method for design optimization of turbomachinery blades at reasonable computing cost.     

Optimization of Process Parameters for Cracking Prevention of UHSS in Hot Stamping Based on Hammersley Sequence Sampling andBack Propagation Neural Network-Genetic Algorithm Mixed Methods

In order to prevent cracking appeared in the work-piece during the hot stamping operation, this paper proposes a hybrid optimization method based on Hammersley sequence sampling (HSS), finite analysis, back-propagation (BP) neural network and genetic algorithm (GA). The mechanical properties of high strength boron steel are characterized on the basis of uniaxial tensile test at elevated temperatures. The samples of process parameters are chosen via the HSS that encourages the exploration throughout the design space and hence achieves better discovery of possible global optimum in the solution space. Meanwhile, numerical simulation is carried out to predict the forming quality for the optimized design. A BP neural network model is developed to obtain the mathematical relationship between optimization goal and design variables, and genetic algorithm is used to optimize the process parameters. Finally, the results of numerical simulation are compared with those of production experiment to demonstrate that the optimization strategy proposed in the paper is feasible.     

基于支持向量机的随机聚焦搜索算法优化冲压成形工艺

针对板料冲压成形工艺优化问题,研究了一种新的优化设计方法。采用支持向量机(support vector ma-chine,SVM)构建工艺参数与成形质量之间的多元非线性回归函数模型,在此基础上将一种新的群集智能算法,即随机聚焦搜索(stochastic focusing search,SFS)算法应用于冲压成形工艺参数寻优,以达到优化成形质量的目的。结合盒形件拉深实验证明,SVM在小样本条件下学习后所构建的非线性拟合精度比神经网络具有优势,表明了SVM具有更好的泛化性能。在SVM模型基础上应用SFS算法对板料冲压成形的工艺参数进行优化,将优化后的工艺参数进行实验验证,结果表明可获得较好的成形质量,说明了该优化方法具有较好的精确度和有效性,有一定的工程实用价值。     

Multi-objective optimization of stamping forming process of head using Pareto-based genetic algorithm

To obtain the optimal process parameters of stamping forming, finite element analysis and optimization technique were integrated via transforming multi-objective issue into a single-objective issue. A Pareto-based genetic algorithm was applied to optimizing the head stamping forming process. In the proposed optimal model, fracture, wrinkle and thickness varying are a function of several factors, such as fillet radius, draw-bead position, blank size and blank-holding force. Hence, it is necessary to investigate the relationship between the objective functions and the variables in order to make objective functions varying minimized simultaneously. Firstly, the central composite experimental(CCD) with four factors and five levels was applied, and the experimental data based on the central composite experimental were acquired. Then, the response surface model(RSM) was set up and the results of the analysis of variance(ANOVA) show that it is reliable to predict the fracture, wrinkle and thickness varying functions by the response surface model. Finally, a Pareto-based genetic algorithm was used to find out a set of Pareto front, which makes fracture, wrinkle and thickness varying minimized integrally. A head stamping case indicates that the present method has higher precision and practicability compared with the "trial and error" procedure.     

考虑发电约束的输电断面最大传输能力

为了打破以往输电能力求解过程中发电机端电压维持不变的假设,提出了考虑发电约束求解最大输电能力(TTC)的新方法.根据大型风电场并网及同步发电机调速器和励磁系统等动态元件的运行限制,建立了计算输电断面最大输电能力的优化模型,并采用信赖域内点法进行序列迭代求解.在信赖域内,将非线性优化问题逼近为线性规划(LP)子问题,以构造的价值函数为依据调整信赖域半径.在New England 39节点算例系统中验证了模型和计算方法的有效性.实验结果表明,考虑发电约束的输电断面最大传输能力计算结果更接近系统的实际运行情况.