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相似文献
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1.
复杂锻件的坯料预成形优化设计方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
杨知硕  刘东  罗子健  高国杰 《热加工工艺》2012,41(11):119-123,126
为了提高复杂锻件坯料预成形设计的计算效率,提出了一种基于数值模拟和正交设计相结合的坯料预成形优化设计方法。这种方法以数值模拟为计算工具、以正交设计为优化手段,将优化过程与有限元计算分离开。将此方法应用于某机匣锻件预成形坯料优化设计,获得了良好的效果,确定了各设计变量对目标函数的影响程度和影响趋势。所提出的方法对复杂锻件的坯料预成形优化设计具有重要意义。  相似文献   

2.
控制锻件变形均匀性的预成形优化设计   总被引:2,自引:1,他引:1  
变形均匀性是衡量锻件质量的一个重要指标,该文采用基于灵敏度的正向模拟优化法,采用自己编制的程度,以控制终锻件变形均匀性为目标,预成形模具控制点的坐标作为优化设计变量,对典型的高宽比H/B=1.0的H形锻件的预成形模具形状进行了优化设计。给出了目标函数及其灵敏度的表示方法,解决了优化过程中的网格再划分问题,并给出了优化设计的实例,最后提出了一种以单元体积代替单元数目为衡量指标的变形均匀因子法来衡量优化结果,比较表明优化取得了明显的效果。  相似文献   

3.
以大高径比轴对称锻件的预成形设计为例,以预锻工步多目标的优化设计为目的,提出一种预成形新方法.从给定的最终成形件形状出发,基于Deform-3D软件进行数值模拟,采用正向设计,初步计算各预成形工步的几何参数,充分考虑了模腔的充填、降低终锻力、提高变形均匀性及减小材料最大损伤值等方面因素后,从终锻工步出发,逆向调试并优化各预成形工步的参数,并将模拟结果与实验结果作比较.实验结果表明,逆向技术在多工步锻造的预成形工步设计上具有指导意义.  相似文献   

4.
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   

5.
体积成形预成形设计及优化方法的研究与应用   总被引:1,自引:0,他引:1  
文章立足于体积成形预成形设计及优化领域的新发展,侧重介绍了在叶片锻造预成形设计及优化方面的应用。对包括工程实际、物理模拟、数值模拟以及类等势场模拟在内的体积成形预成形的各种设计方法进行了全面阐述;归纳总结了目前研究较为热门的基于数值模拟,并结合一定寻优方法的体积成形预成形优化设计的各种主流及创新方法,而且对这些方法的基本原理、优缺点以及应用前景等做了详细介绍;对未来预成形设计及优化技术的总体发展趋势进行了展望。  相似文献   

6.
面向微观组织优化的锻造工艺预成形优化设计   总被引:1,自引:1,他引:0  
王广春  管婧  李玲 《锻压技术》2007,32(1):10-12
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,构建了锻造成形过程微观组织优化目标函数,并确定锻造成形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,取得了较好的效果.  相似文献   

7.
基于响应面法(RSM)的锻造预成形多目标优化设计   总被引:4,自引:1,他引:3       下载免费PDF全文
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   

8.
面向微观组织优化的锻造工艺预成形优化设计及实验研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
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,构建了锻造成形过程微观组织优化目标函数,并确定锻造成形预成形形状作为优化过程的设计变量。采用遗传算法和有限元模拟相结合的方法,开发了锻造过程微观组织优化程序,对典型的H型锻件进行了面向微观组织优化的预成形设计,取得了较好的效果。并根据优化设计的结果进行了实验研究,优化结果的晶粒尺寸及其分布趋势与实验结果比较吻合。  相似文献   

9.
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   

10.
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   

11.
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   

12.
以最终锻件的形状为目标,采用塑性有限元、灵敏度分析和工程优化算法相结合的方法,对预锻模具形状进行了设计。针对下模速度为零时,下查形状不能优化有的情况,提出了一种处理速度灵敏度边界条件的方法,该方法可同时对上下模具形状进行优化。针对程度耗时较问题,提出了贮存灵敏度刚度矩阵,减少优化设计变量的方法,大大提高了程序的运行速度。最后,给出了优化设计实例,验证了该方法的可靠性。  相似文献   

13.
叶片精锻过程的预成形设计是提高叶片锻件质量和降低产品成本的一个极其重要的方面,基于有限元法的反向模拟技术能够从叶片终锻件形状反演出预成形毛坯形状。为此,本文介绍了有限元反向模拟的基本步骤,综述了确定反向模拟中边界节点脱模准则的方法。针对叶片精锻三维有限元反向模拟过程,提出用跟踪拟合修正的方法来确定边界节点脱模的时间序列,确定了反向模拟的脱模准则。将所确定的脱模准则应用到叶片精锻三维有限元反向模拟程序中,可得到合理的叶片预成形毛坯形状。  相似文献   

14.
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   

15.
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   

16.
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   

17.
以体积成形工艺为例提出了一种新的预成形设计方法。通过静电场模拟选取适当的等势线作为预锻模型腔的基本形状,将选取的预成形形状通过频谱分析进行光顺处理,可以确定出六组预锻模型腔最终轮廓形状。利用有限元软件对粉末高温合金盘件两工步(预锻+终锻)等温锻造过程进行模拟,进一步分析了相关场变量的分布,优选出预锻模型腔形状。分析表明,基于类等势场法的预成形设计和基于频谱分析的曲线曲面光顺处理方法适合体积成形工艺的预制坯设计。  相似文献   

18.
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   

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