基于机器学习的管材弯曲回弹有效预测与补偿

采用基于优化的误差反向传播(BP)神经网络的机器学习算法建模,提出了考虑材料参数、几何参数等多因素的弯管回弹精确预测和高效控制方法。该方法通过引入非线性惯性权重及遗传算法的杂交算子,改进了粒子群优化(PSO)算法,进而通过改进的PSO算法对BP神经网络进行优化,构建了基于改进的PSO-BP神经网络机器学习回弹预测和补偿模型。以多种规格的铝合金数控弯管构件为对象,将实际生产中不同规格、批次、成形参数下回弹数据作为训练样本,实现了所建机器学习预测模型的应用验证。所建模型获得的预测结果平均相对误差为6.3%,与未优化的BP神经网络等传统模型相比,预测精度最大提高了18.5%,计算时间可从1.5 h缩短至300 s,同时实现了回弹预测与补偿精度以及计算效率的显著提高。     

基于试验设计法的L形薄板弯曲回弹预测

用正交试验设计法和均匀试验设计法对L形薄板弯曲回弹进行预测。借助两种试验设计方法进行方案试验,利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟得出各组方案中不同因素组合下的回弹量;通过直观分析、方差分析、回归分析和假设检验,得到各因素对回弹角的影响,找出取得最小回弹量的各因素水平的最优组合,获得试验范围内影响回弹的最佳工艺范围。结果表明,均匀试验设计法能够对回弹进行更有效的预测和控制。     

拼焊宽板V形自由弯曲回弹预测及试验验证

在平截面和平面弯曲等一系列假设条件下,建立拼焊宽板V形自由弯曲回弹的解析预测模型,所建立的回弹预测模型考虑差厚拼焊板截面几何的非对称性,确定差厚拼焊板在指数硬化规律下的应力中性层的位置。在自由弯曲卸载分析阶段,引入两母板间相互作用弯矩,基于单一母板求解拼焊板母板回弹后的弯曲角。采用Fortran语言编制计算程序,应用增量数值方法求解差厚拼焊宽板V形自由弯曲模型中行程与弯曲角和回弹后弯曲角的非线性隐式关系。将V形自由弯曲模具装至改造后的拉伸试验机的活动横梁上,在不同的凸模行程下,分别对两种料厚比(0.8/1和2.5/2)拼焊板进行V形自由弯曲试验,试验结果与拼焊板V形自由弯曲预测模型的计算结果较吻合,为拼焊板V形弯曲回弹实时控制技术研究奠定理论和试验基础。     

高强钢拼焊板V形模压弯曲回弹数值预测

基于ABAQUS有限元软件的UMAT和VUMAT接口,利用径向回退映射算法开发变模量的各向同性强化、线性随动强化和非线性随动强化的本构模型,耦合Aitken算法提高了非线性随动强化模型的收敛速度。利用耦合变模量的三种强化准则的模型,基于显式计算成形隐式计算回弹算法,在不同模压力和不同凸模圆角半径下对高强钢拼焊板V形模具弯曲的回弹进行预测,通过试验验证耦合应力相关变模量的非线性随动强化模型的回弹预测精度较高,最大预测误差为2.2%。应用此模型在不同凸模圆角半径和不同模压力下对高强钢拼焊板V形模具弯曲回弹后模量场和卸载后弯曲角进行预测与分析,拼焊板厚侧母板模量变化区较薄侧母板变化区域大,并在凸模圆角与直边过渡段上方出现反弯区。卸载后弯曲角随凸模圆角半径增大而增大,随着模压力的增大而减小。验证通过施加不同模压力可提高高强钢拼焊板V形模具弯曲工艺柔性的正确性,为进一步研究高强钢拼焊板V形模具弯曲自适应成形奠定基础。     

7075铝板弹性模量退化行为研究及回弹预测

金属板材的弹性模量随塑性变形发生衰退,这一现象对板材成形中的回弹预测影响巨大。为研究7075高强铝板的弹性模量衰退规律,采用传统的循环加载试验进行弹性模量测试,同时借助DIC应变测量系统设计弯曲卸载试验进行测试。试验结果表明：弹性模量随塑性变形发生明显退化且衰退规律受材料变形所处的应力状态影响。将两种试验所得衰退规律用于C形梁成形过程中的有限元回弹仿真,仿真与试验的对比结果表明：弯曲卸载试验所得弹性模量衰退规律对C形梁回弹分析的结果明显优于循环加载试验所得规律的结果,四个回弹角的预测精度分别提高了42%、7%、40%和200%。     

TA2M钛合金板材U形件弯曲回弹研究

应用PAM—STAMP冲压模拟软件,对TA2M钛合金板材U形弯曲成形及回弹过程进行了数值模拟预测,并对模拟结果进行了工艺试验验证,得到了板料厚度、轧制方向以及相对弯曲半径等参数对回弹影响的数值结果,并对结果进行了分析。     

基于BP神经网络的W形微弯曲回弹预测

能准确预测并有效控制微弯曲回弹对于提高其尺寸精度和成形质量具有重要意义。首次以W形微弯曲成形为研究对象,开展基于BP神经网络的微弯曲回弹预测研究。首先采用基于I优化准则的试验设计方法对影响成形精度的4个因素进行了试验,得到56组数据。再分别利用40组、8组、8组数据对神经网络进行了训练、验证和预测。结果表明,BP神经网络能快速预测回弹量,且预测精度满足实际工程要求,可为W形微弯曲成形尺寸精度的控制提供参考。     

基于一步逆成形法弯曲成形回弹的快速模拟

首先阐述了弯曲成形回弹模拟的方法及其一步逆成形法的基本原理。通过采用一步逆成形法来获得弯曲成形后的应力分布,然后利用LS～DYNA隐式求解器对卸载回弹过程进行了模拟。最后将该方法分别应用到无约束圆柱弯曲成形和卡车纵梁弯曲成形的回弹模拟中,并将模拟结果与实验结果进行了比较,比较的结果表明,该方法可以有效地预示出弯曲成形的回弹量。     

拼焊板V形自由弯曲精确回弹控制技术研究

在平截面和平面弯曲等假设条件下,建立拼焊板V形可适于小曲率自由弯曲回弹的解析预测模型,所建立的回弹预测模型将成形过程分段研究,即区分为贴模阶段和未贴模阶段。分别根据贴模态和未贴模态拼焊板弯矩分布特点,构建两种状态下的曲率分布方程。在自由弯曲卸载分析阶段,引入两母板间相互作用的弯矩,同时考虑弹性模量随塑性变形变化的影响,基于单一母板求解拼焊板母板回弹后的弯曲角。基于2D单应矩阵变换法实现拼焊板回弹后端面弯曲角的在线测量。针对板料中材料参数的波动性问题,基于正交表构建最佳行程预测的神经网络模型的训练样本。根据软硬件接口基于LabVIEW软件平台开发可在线学习的拼焊板V形自由弯曲回弹控制系统软件。设定目标回弹后弯曲角分别为140°和100°时,跟踪在线成形试验结果,成形第5周期最大点误差可分别达到1.42%和2.01%。     

基于一步逆成形法弯曲成形回弹的快速模拟

首先阐述了弯曲成形回弹模拟的方法及其一步逆成形法的基本原理.通过采用一步逆成形法来获得弯曲成形后的应力分布,然后利用LS-DYNA隐式求解器对卸载回弹过程进行了模拟.最后将该方法分别应用到无约束圆柱弯曲成形和卡车纵梁弯曲成形的回弹模拟中,并将模拟结果与实验结果进行了比较,比较的结果表明,该方法可以有效地预示出弯曲成形的回弹量.     

氢对热变形TC4钛合金显微组织的影响

研究了渗氢TC4钛合金热变形后及除氢处理后的显微组织.结果表明:渗氢TC4钛合金组织中的氢化物随氢含量增加逐渐长大;应变速率增加时,亚晶变形增加;除氢后由于动态回复亚晶界变得清晰光滑,亚晶内位错密度降低.     

SiC_f/Ti-6Al-4V复合材料的界面反应及其影响

采用扫描电镜和透射电镜研究了SiCf/Ti-6Al-4V复合材料的界面反应,并借助纤维顶出试验和有限元方法,分析了界面反应层厚度对界面剪切强度和残余热应力的影响.结果表明:SiCf/Ti-6Al-4V复合材料界面反应产物主要为TiC,其又分为二层,晶粒较粗大的TiC层靠近基体钛合金,晶粒细小的TiC层靠近SiC表面的碳涂层;随着反应层厚度的增加,界面抗剪强度提高,纤维和反应层内的径向残余热应力有所增大,反应层内的环向残余热应力分布有所改变.     

高速铣削钛合金Ti-6Al-4V切削力仿真研究

切削力对工件的机械加工性和刀具磨损有重要的影响。基于有限元仿真技术,针对钛合金Ti-6Al-4V高速铣削力进行数值仿真,重点研究切削参数对铣削力的影响规律。结果表明:随着每齿进给量和径向切深的增加,切削力有不同程度的增加;随着轴向切深的增加,切削力呈正比增加趋势,但主轴转速对铣削力影响并不明显。分析结果为钛合金Ti-6Al-4V高速铣削加工工艺参数优化奠定了基础。     

砂带干式磨削Ti-6Al-4V钛合金的磨削力

对砂带干式磨削Ti-6Al-4V钛合金的的磨削力进行了测试,分析了磨削参数对磨削力的影响;用动态测力仪、三维体式显微镜、粗糙度仪和显微硬度计对磨削试样表面质量进行了分析,提出了砂带磨削工艺参数的优化方案。结果表明:在砂带干式磨削条件下,磨削力随着磨削深度和工作台进给速度的增大而增加,随着砂带线速度的提高而减小;在砂带线速度为15 m.s-1,工作台进给速度为315 mm.min-1,磨削深度为0.025~0.1 mm时,合金表面粗糙度Ra≤0.35μm。     

Performance Analysis of Wire Electrodes on Machining Ti-6Al-4V Alloy using Electrical Discharge Machining Process

High-strength materials with complex shapes can be easily machined by electrical discharge machining process. In the present study, an attempt has been made to analyze the influence of wire electrode on Kerf width and workpiece surface roughness in wire EDM process. Due to its importance in the aircrafts and automobiles, Ti-6Al-4V alloy has been chosen as the workpiece material. The various experiments have been conducted based on a Taguchi L₉ orthogonal array with various types of wire electrodes, such as conventional brass wire, zinc-coated wire and diffused coated brass wire. From the experimental results, it has been observed that diffused coated wire produced better surface finish with minimum kerf width compared to the other two wire electrodes. It has also been observed that the pulse off-time has more influent nature on machining characteristics such as surface roughness and kerf width.     

低温气动喷雾射流冲击冷却技术在钛合金磨削中的应用

针对钛合金磨削加工中容易造成工件烧伤及加工质量不易保证的难题，提出了一种新的高效冷却技术——低温气动喷雾射流冲击冷却技术，并依据此思想开发出一套低温气动喷雾射流冲击冷却系统，将其应用于钛合金的磨削加工中。试验结果表明，相对于低温冷风和常规浇注冷却，低温气动喷雾射流冲击冷却具有明显的冷却优势，它可将磨削温度和工件表面粗糙度控制在较低的水平。     

Ti-6Al-4V合金激光辅助铣削的刀具磨损特性

对激光辅助铣削钛合金Ti-6Al-4V进行了实验研究,分析了切削力、切屑形貌和刀具的磨损特性。结果表明,与普通铣削相比,激光辅助铣削条件下,刀具切向的切削力明显减小,刀具径向的切削力略有增大;随着激光功率的增大,钛合金切屑呈现出从锯齿形向连续形过渡的特征,不再具有明显的绝热剪切带;与普通铣削时刀具崩刃的损伤不同,激光辅助铣削时刀具的磨损主要表现为后刀面磨损;激光辅助铣削可以减小后刀面的最大磨损量,但并不能改善后刀面平均磨损量。激光辅助铣削时,刀具寿命得到了延长,当后刀面的平均磨损量在0.15~0.20mm之间时,可以降低刀具的磨损速度,从而延长刀具的使用寿命,但激光辅助铣削并不能降低刀具的初期磨损速度。     

SURFACE INTEGRITY OF HIGH-SPEED FACE MILLED Ti-6Al-4V ALLOY WITH PCD TOOLS

This study is focused on the machined surface integrity of Ti-6Al-4V alloy using polycrystalline diamond (PCD) tools under wet milling condition. The surface integrity in terms of surface roughness, surface topography, microhardness, microstructure, and metallurgical alternations is investigated. The observations and conclusions are primarily focused on the effect of cutting speed (250–2,000 m/min) on the surface and subsurface of the machined Ti-6Al-4V. Experimental results show that machined surface integrity of Ti-6Al-4V alloy is sensitive to the variation of cutting speeds. Obvious machining (feed) marks can be found on the machined surfaces. Micro hardness examinations showed 5–20% hardening of the top machined surfaces than the bulk material. The analyses of microstructure and metallurgical alternations reveal that slight subsurface microstructure alteration such as plastic deformation on the subsurface and no phase transformation were observed. The evolution of crystallographic texture induced by the intense plastic deformation of the machined surface should be responsible for the modifications of the peak intensity radios in XRD patterns as well as higher peak broadening crystal structures.     

切削置氢TC4钛合金切削力及切削温度的有限元分析

利用有限元技术,研究了氢含量对TC4钛合金切削力及切削温度的影响规律,并对高速切削时的切削力、切削温度的规律进行了预测.利用电子万能材料试验机及霍普金森压杆装置获取了不同应变速率及温度时置氢钛合金的流变行为,通过数据的拟合得到了Johnson-Cook(J-C)本构方程,据此建立了切削数值模型.切削力及切削温度的模拟结...