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基于微观组织优化的锻造工艺预成形及毛坯形状优化设计 总被引:3,自引:0,他引:3
以锻件晶粒尺寸细小均匀为目标,以预成形形状设计为对象,提出了锻造成形过程微观组织优化设计方法,构建了晶粒尺寸、锻件形状子目标函数以及无量纲化的总目标函数,确定了预成形形状作为优化过程的设计变量;给出了优化设计的具体步骤,采用微观遗传算法和有限元模拟方法开发了基于预成形设计的锻造过程微观组织优化程序;并对典型的圆柱体镦粗进行了面向微观组织优化的预成形设计,给出了能够获得具有良好微观组织的镦粗成形预成形模具型腔形状。通过分析不同高径比的初始毛坯形状对微观组织优化目标函数值的影响,给出了较为合理的初始毛坯形状高径比取值范围。 相似文献
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以航空发动机涡轮盘锻件为研究对象,应用响应面法(Response surfce Methodology,RSM)和有限元数值模拟(FEM)对锻造过程预成形设计的多目标优化问题进行了研究.首先以模具充填完整和提高锻件内变形均匀性为目标,建立了有限元数值模拟与响应面法相结合的二阶分析模型,并对优化结果进行了讨论.其次,在原优化设计的基础上以降低锻造过程的成形载荷为目标进行了预成形再设计.结果表明,应用响应面法可灵活有效的对难变形材料锻造预成形坯料形状进行多目标优化设计. 相似文献
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基于FEM的预成形最优化方法及其应用 总被引:4,自引:0,他引:4
锻件质量和锻造行业的技术经济效益很大程度上取决于预成形工步和预成形设计。由于问题的复杂性,通常是在实际生产经验基础上,通过后复试验的方法进行预成形工步和预成形设计。显然,这种情况已不能满足以信息技术为主导的高新技术发展的需要。本文介绍一种基于正向有限无数值模拟和最优化方法的锻件预成形设计新方法。并对这种方法实施过程中遇到的若干关键技术进行探讨。应用根据这种方法所建立的锻件预成形设计原型系统,对FG 相似文献
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以轮盘类锻件为例,结合数值模拟与优化算法,研究基于类等势场法的锻件预成形多目标优化设计。首先,模拟分析坯料在预锻和终锻过程中的充填情况、变形均匀性和成形载荷,发现存在充填不足、折叠等缺陷。然后,以锻造充填率为响应值,基于静电场模拟结果进行响应面分析,获得预锻件最佳体积比和等势线取值范围。最后,以电势值为设计变量,对锻件预成形进行基于变形均匀性和终锻成形载荷的多目标优化设计,最终得到电势值取0.2370 V时为最优解。结果表明,优化后锻件充填效果良好,无折叠等缺陷,等效应变方差由0.4000降为0.1945,应变分布更为均匀,终锻成形载荷由1.22×105 kN降为9.71×104 kN,优化效果显著,可为同类锻件的生产提供借鉴和理论指导。 相似文献
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G. Q. Zhao R. Hufi A. Hutter R. V. Grandhi 《Journal of Materials Engineering and Performance》1997,6(3):303-310
This paper uses a finite element-based sensitivity analysis method to design the preform die shape for metal forming processes.
The sensitivity analysis was developed using the rigid visco-plastic finite element method. The preform die shapes are represented
by cubic B-spline curves. The control points or coefficients of the B-spline are used as the design variables. The optimization
problem is to minimize the difference between the realized and the desired final forging shapes. The sensitivity analysis
includes the sensitivities of the objective function, nodal coordinates, and nodal velocities with respect to the design variables.
The remeshing procedure and the interpolation/transfer of the history/dependent parameters are considered. An adjustment of
the volume loss resulting from the finite element analysis is used to make the workpiece volume consistent in each optimization
iteration and improve the optimization convergence. In addition, a technique for dealing with fold-over defects during the
forming simulation is employed in order to continue the optimization procedures of the preform die shape design. The method
developed in this paper is used to design the preform die shape for both plane strain and axisymmetric deformations with shaped
cavities. The analysis shows that satisfactory final forging shapes are obtained using the optimized preform die shapes. 相似文献
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Guoqun Zhao Ed Wright Ramana V. Grandhi 《International Journal of Machine Tools and Manufacture》1995,35(9)
This paper presents a preform design method which employs an alternative boundary node release criterion in the finite element simulation of backward deformation of forging processes. The method makes use of the shape complexity factor which provides an effective measure of forging difficulty. The objective is to release die contacting nodes in a sequence which will minimize the geometric complexity throughout the backward deformation simulation. This is done by calculating the effect of releasing each of a select group of boundary element nodes at each finite element solution step. The particular detached node which results in the minimum shape complexity factor will be released for the current step. This process continues for each backward step until the last few nodes remain in contact. This design method is demonstrated through the simulated forging of an integrated blade and rotor turbine disk blank. A preform shape developed by this method is compared with an empirically designed preform. Performance parameters for comparison include die fill, flash volume, effective strain variance, frictional power and die load. Comparing the results of the forward simulations indicates improved performance of the preform design using FEM based backward deformation method over that of the empirical design. 相似文献
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材料塑性成形过程最优化设计—Ⅰ有限元灵敏度分析方法 总被引:16,自引:2,他引:14
本文采用有限元方法建立了一种非稳态材料塑性成形过程的灵敏度分析理论和模具形状优化设计方法。采用三次B样条函数描述预成形模具形状,B样条函数的控制点坐标(系数)作为优化设计变量,通过对控制点坐标的优化设计,使实际终成形件形状与理想终成形件形状之间的差别最小,从而实现预成形模具形状的优化设计,详细建立了目标函数、有限元节点坐标、节点速度对优化设计变量的解析灵敏度方程及其彼此之间的数学关系,并给出了节点速度灵敏度的边界条件 相似文献
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基于UBET和FEM的模锻件预成形设计 总被引:4,自引:0,他引:4
提出了一种用于锻造过程预成形模拟设计的新方法——基于 U BET和 FEM的混合正 /反向模拟预成形设计技术 ,即先用 UBET进行反向模拟 ,快速找出可能的预锻件或初始坯料 ,再用 FEM进行正向模拟验证 ,必要时可根据正向模拟结果对坯料或预锻件进行修改 ,使之能够达到完全充满型腔且飞边尽可能小的最佳效果。应用 U BET和FEM的混合正 /反向模拟预成形设计技术进行预成形设计 ,并与实验结果进行对比 ,结果与实测值基本吻合。 相似文献
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基于有限元灵敏度分析的锻造成形微观组织优化设计 总被引:2,自引:0,他引:2
采用有限元、灵敏度分析与工程优化算法相结合的方法,以能充满型腔且少无飞边的终锻件的晶粒度分布均匀化为目标,以预成形形状为优化对象,对锻造成形过程的微观组织进行了优化设计。采用三次B样条函数描述预成形模具形状,并以B样条函数的控制点坐标为设计变量,给出了锻造过程微观组织演变的模型,建立了衡量锻件充型性能及微观组织分布均匀化的目标函数,推导了目标函数对设计变量的灵敏度,给出了优化设计步骤。并以一典型H型锻件为例,对锻件的微观组织进行了优化,取得了较好的结果。 相似文献