金属体积成形预成形设计的现状及发展 被引量：15

1

作者 赵新海 赵国群 王广春 《塑性工程学报》 CAS CSCD 2000年第3期1-6,共6页

金属体积成形预成形设计 ,是材料多工序成形工艺与模具设计的中心工作。如何设计预锻件形状和预锻模形状是生产合格终锻件的关键 ,也是模具设计的难点之一。预成形优化设计是采用了优化技术的预成形设计 ,是发展的预成形设计 ,在国内外... 金属体积成形预成形设计 ,是材料多工序成形工艺与模具设计的中心工作。如何设计预锻件形状和预锻模形状是生产合格终锻件的关键 ,也是模具设计的难点之一。预成形优化设计是采用了优化技术的预成形设计 ,是发展的预成形设计 ,在国内外得到了广泛研究。本文首先介绍了预成形设计所依据的知识和采用的主要手段 :基于以往丰富经验的经验性指导原则、物理模拟技术和基于数值模拟的计算机辅助设计。然后对处于当今预成形设计的主流方法—基于数值模拟的预成形设计的两个发展阶段 ,即预成形设计和预成形优化设计进行了介绍。其次对常用的正向模拟和反向模拟预成形设计方法和常用的基于灵敏度分析的正向模拟优化法、直接微分法、拟合优化法、微观遗传算法等预成形优化设计方法的基本原理、特点及应用进行了介绍和总结。最后指出了预成形设计的发展趋势。 展开更多

关键词 体积成形 预成形设计 优化设计 模拟 金属 锻件

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具有预成形设计的薄壁弯管数据库管理系统的研究与开发 被引量：4

2

作者 郭玲 杨合 +3 位作者 邱晞 詹梅 李恒 许杰 《塑性工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期80-85,共6页

为了将薄壁管数控弯曲中积累的宝贵数据、经验知识进行充分共享和重用,文章采用面向对象的C#语言,基于Visual Studio．NET前台开发环境,SQL Server 2000后台数据库,研究开发了薄壁弯管数据库管理系统TUBE。TUBE中存储了大量经模拟和实... 为了将薄壁管数控弯曲中积累的宝贵数据、经验知识进行充分共享和重用,文章采用面向对象的C#语言,基于Visual Studio．NET前台开发环境,SQL Server 2000后台数据库,研究开发了薄壁弯管数据库管理系统TUBE。TUBE中存储了大量经模拟和实验优化过的薄壁弯管工艺参数及成形结果;该系统中实现了对这些参数的查询、添加、修改、删除等基本功能,特别还能针对查询不到的记录,可以根据成形极限判断准则,结合已有成形参数及缺陷知识进行管子的预成形设计,再将预成形结果扩充到TUBE中,为实践提供快速、有效的指导。 展开更多

关键词 数据库管理系统 薄壁管数控弯曲 预成形设计

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一种锻件预成形设计的新方法 被引量：4

3

作者 刘庆斌 季忠 +1 位作者 刘马宝 吴诗春 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第4期643-644,共2页

一种锻件预成形设计的新方法刘庆斌，季忠，刘马宝，吴诗春为了在锻造过程中合理地分配金属，使金属在终段时完全充满模腔，不会出现缺陷，往往在终锻前进行一次或多次预锻，即预成形（Ｐｒｅｆｏｒｍｉｎｇ），而要进行合理的预成形设... 一种锻件预成形设计的新方法刘庆斌，季忠，刘马宝，吴诗春为了在锻造过程中合理地分配金属，使金属在终段时完全充满模腔，不会出现缺陷，往往在终锻前进行一次或多次预锻，即预成形（Ｐｒｅｆｏｒｍｉｎｇ），而要进行合理的预成形设计，掌握金属流动规律是关键。从目前... 展开更多

关键词 锻件 预成形设计 模拟 上限元 有限元

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基于Pro/ENGINEER二次开发的筋板类锻件预成形设计 被引量：3

4

作者 李云 易幼平 王少辉 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期12-17,共6页

提出一种高筋薄壁类航空锻件预锻成形设计新方法,建立了典型的H型预锻截面数学模型,在Pro/EN-GINEER平台上二次开发了界面友好的预成形设计软件,应用DEFORM-3D有限元软件模拟典型结构件预锻及终锻过程,研究了预成形设计对模锻件变形均... 提出一种高筋薄壁类航空锻件预锻成形设计新方法,建立了典型的H型预锻截面数学模型,在Pro/EN-GINEER平台上二次开发了界面友好的预成形设计软件,应用DEFORM-3D有限元软件模拟典型结构件预锻及终锻过程,研究了预成形设计对模锻件变形均匀性及成形载荷的影响。结果表明,预成形设计能使锻件金属流动更加合理,锻件内部的变形更加均匀,同时能降低锻造过程的成形载荷。 展开更多

关键词 筋板类锻件 PRO/ENGINEER二次开发 预成形设计 有限元模拟

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基于类等势场的粉末高温合金盘件等温锻造预成形设计 被引量：3

5

作者 张仁鹏 李付国 肖军 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2007年第9期70-74,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 类等势场 预成形设计 粉末高温合金 有限元模拟

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基于双向渐进结构优化的叶片锻件预成形设计 被引量：1

6

作者 邵勇 陆彬 +1 位作者 陈军 郭平义 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期108-114,共7页

为了实现体积成形的预成形优化设计,基于双向渐进结构(BESO)优化的思想,提出了一种针对体积成形预成形设计的新方法——拓扑优化法,并详细给出了该方法的优化策略、单元增删准则、插值处理等关键技术.利用自行开发的优化程序,结合DEFORM... 为了实现体积成形的预成形优化设计,基于双向渐进结构(BESO)优化的思想,提出了一种针对体积成形预成形设计的新方法——拓扑优化法,并详细给出了该方法的优化策略、单元增删准则、插值处理等关键技术.利用自行开发的优化程序,结合DEFORM-2D有限元模拟软件,以理想充填模腔、最小飞边状态为目标,以静水压力的大小作为单元的增删准则,从毛坯的欠填充状态出发,对二维叶片锻件的预成形结构进行了优化设计.优化结果表明:该方法算法原理清晰明确,实现方便,整个过程集成化后,从模拟到优化均可实现自动进行,运行效率高,并具有较高的优化精度. 展开更多

关键词 叶片 体积成形 预成形设计 渐进优化 拓扑优化

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基于静电场模拟的FGH96合金盘件预成形设计 被引量：1

7

作者 蔡军 李付国 韩莹莹 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期41-44,共4页

FGH96合金是高推重比航空发动机涡轮盘首选材料,由于其变形抗力大,成形困难且难以控制,因而选择一种恰当的预成形方法就显得尤为重要。以某航空发动机涡轮盘为例,提出一种新的基于静电场模拟的预成形设计方法,并通过几何变换的方法得到... FGH96合金是高推重比航空发动机涡轮盘首选材料,由于其变形抗力大,成形困难且难以控制,因而选择一种恰当的预成形方法就显得尤为重要。以某航空发动机涡轮盘为例,提出一种新的基于静电场模拟的预成形设计方法,并通过几何变换的方法得到实际预制坯的外形尺寸,因而更加简洁、直观和易于实现。对粉末高温合金盘件两工步(预锻+终锻)及无预锻工步等温锻造过程的数值模拟结果表明:采用三维电场设计的预锻模预锻后成形的锻件,其材料分配与流动更趋合理,且成形所需的载荷更低;基于三维静电场模拟的预成形设计方法更适合体积成形工艺的预成形设计。 展开更多

关键词 三维静电场 预成形设计 粉末高温合金 数值模拟

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基于类等势场的粉末高温合金盘件预成形设计

8

作者 王晓娜 李付国 肖军 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期315-321,共7页

根据能量最小原理和最小阻力原理,利用塑性变形过程中坯料的流动规律与静电场等势线分布类似这一特性,提出一种能够进行预成形设计的新方法——类等势场法,并采用该方法对粉末高温合金盘件进行预成形设计,从中优选出6组预成形形状,利用M... 根据能量最小原理和最小阻力原理,利用塑性变形过程中坯料的流动规律与静电场等势线分布类似这一特性,提出一种能够进行预成形设计的新方法——类等势场法,并采用该方法对粉末高温合金盘件进行预成形设计,从中优选出6组预成形形状,利用MSC/Super Form商用有限元软件对上述预制坯的等温成形过程进行了数值模拟,得到了6组粉末高温合金盘件在预锻到终锻过程中的应力率参数和应变率梯度.通过对盘件轮毂、辐板和轮缘3个部位6个典型单元体应力率参数g的比较与分析,以及整体盘件应变率梯度的比较,并参考预锻变形量和终锻变形量,认为选择3号预锻模为最佳方案. 展开更多

关键词 粉末高温合金 类等势场 预成形设计 有限元模拟 应力率参数 应变率梯度

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基于拓扑优化的锻造预成形设计研究 被引量：2

9

作者 刘岳峰 马新武 +2 位作者 赵昌德 王广春 赵国群 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期9-16,共8页

开展了基于拓扑优化的预成形设计方法研究,以坯料完全充满型腔和锻件整体变形均匀为优化目标,提出了一种基于充填性、变形均匀性以及形状控制的多目标增删准则。详细给出了基于拓扑优化的预成形设计实现步骤和算法,包括单元场量追踪和... 开展了基于拓扑优化的预成形设计方法研究,以坯料完全充满型腔和锻件整体变形均匀为优化目标,提出了一种基于充填性、变形均匀性以及形状控制的多目标增删准则。详细给出了基于拓扑优化的预成形设计实现步骤和算法,包括单元场量追踪和传递、单元增删过程、单元增删数目的确定以及边界节点的拟合。基于拓扑优化算法,结合Deform-2D有限元模拟软件,开发了预成形优化设计程序。利用预成形拓扑优化程序对H形锻件预成形形状进行了优化设计。采用优化后的预成形方法进行终锻成形。结果表明,材料能完全充满型腔,飞边较小,没有折叠缺陷,应变均匀性得到了改善,最大成形载荷大大降低。优化后的预成形形状与终锻件的外形相似,形状复杂度适中,验证了算法的可靠性。 展开更多

关键词 拓扑优化 预成形设计 增删准则 形状控制 H形锻件

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基于变形均匀的叶片锻造预成形拓扑优化设计 被引量：5

10

作者 邵勇 陆彬 +1 位作者 任发才 陈军 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期399-404,411,共7页

为了优化预成形设计,提出了针对提高锻件变形均匀性的预成形拓扑优化算法及相关单元增删准则,并开发了优化程序,对叶片锻件翼型截面的预成形结构进行了优化设计.与静水压力的单元增删准则优化的预成形进行比较,结果表明,新模型在模腔充... 为了优化预成形设计,提出了针对提高锻件变形均匀性的预成形拓扑优化算法及相关单元增删准则,并开发了优化程序,对叶片锻件翼型截面的预成形结构进行了优化设计.与静水压力的单元增删准则优化的预成形进行比较,结果表明,新模型在模腔充满的基础上可有效改善锻件的成形均匀性.另外,相对简单的外形轮廓也便于预成形的完成,总体优化设计效果比较理想. 展开更多

关键词 叶片 预成形设计 渐进结构优化 拓扑优化

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体积成形过程预成形优化设计系统的开发研究 被引量：6

11

作者 马新武 王芳 赵国群 《塑性工程学报》 EI CAS CSCD 2004年第1期52-56,共5页

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 ,针对精密成形问题 ,提出了一种对多工序锻造过程预成形模具进行优化设计的方法 ,并在此基础上开发了界面友好、自动化程度高、易于使用的锻造优化设计工具软件DOTFORGE。该软件... 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 ,针对精密成形问题 ,提出了一种对多工序锻造过程预成形模具进行优化设计的方法 ,并在此基础上开发了界面友好、自动化程度高、易于使用的锻造优化设计工具软件DOTFORGE。该软件通过优化设计预成形模具形状 ,可实现对锻造过程中多种目标的优化控制。给出预成形优化设计的目标函数和设计变量以及灵敏度分析方法 ,详细介绍了软件的结构功能、关键技术以及应用实例。 展开更多

关键词 预成形设计 优化设计 灵敏度分析 有限元 软件开发

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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 被引量：7

12

作者 王广春 《塑性工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期69-72,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 锻造 微观组织 优化 预成形设计 毛坯形状

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基于数值模拟的锻造预成形优化设计系统集成

13

作者 罗仁平 彭颖红 张永清 《机械科学与技术》 EI CSCD 北大核心 1999年第5期739-741,832,共4页

净形和近净形制造要求锻造预成形设计不仅要实现产品的形状，而且要实现材料、能耗、锻件质量等目标优化。仅仅依靠经验已不可能达到优化设计的要求，必须借助于数值模拟结果中包含的丰富的信息来指导设计。本文提出了基于数值模拟的锻... 净形和近净形制造要求锻造预成形设计不仅要实现产品的形状，而且要实现材料、能耗、锻件质量等目标优化。仅仅依靠经验已不可能达到优化设计的要求，必须借助于数值模拟结果中包含的丰富的信息来指导设计。本文提出了基于数值模拟的锻造预成形优化设计系统框架，针对现有的设计和分析工具功能强大却相对独立的特点，提出了可实现预成形优化设计的设计和分析工具集成的方法。 展开更多

关键词 数值模拟 预成形设计 优化设计 系统集成 锻造

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基于三维静电场法的高强铝合金多筋变截面构件预成形优化设计

14

作者 李萍 徐洪磊 +2 位作者 黄晓雨 孟淼 薛克敏 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期51-57,共7页

针对高强铝合金多筋变截面复杂构件采用传统工艺方法成形时易出现成形载荷大、型腔充填不满等问题,提出了一种基于三维静电场预成形设计方法的多道次热模锻成形工艺。首先利用三维静电场法设计了预锻件形状,建立了预锻件形状与终锻成形... 针对高强铝合金多筋变截面复杂构件采用传统工艺方法成形时易出现成形载荷大、型腔充填不满等问题,提出了一种基于三维静电场预成形设计方法的多道次热模锻成形工艺。首先利用三维静电场法设计了预锻件形状,建立了预锻件形状与终锻成形质量之间的关联关系;然后基于BP人工神经网络和遗传算法优化出最优预锻件形状,再根据最优预锻件形状反向设计出初始坯料;最后,通过物理试验验证了该方法的可靠性。结果表明,当等势面电势值为0.0475 V、预锻件凸耳高度为31.7 mm时,锻件成形完整,成形载荷由传统工艺方法成形时的923 t降至381 t,实现了该锻件的省力精确成形。 展开更多

关键词 高强铝合金 多筋变截面构件 静电场 预成形设计方法 遗传算法

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基于类等势场和响应面法的复杂锻件预成形优化设计 被引量：2

15

作者 刘目娟 翟继强 +1 位作者 林军 管延锦 《精密成形工程》 2017年第5期33-38,共6页

为实现复杂锻件的预成形设计,以连杆的热锻预成形设计为研究对象,建立基于类等势场和响应面分析的三维复杂锻件的预成形设计方法。在分析毛坯与终锻件间等势场分布规律与特点的基础上,采用逆向拟合法提取等势面及线面光顺处理,实现等势... 为实现复杂锻件的预成形设计,以连杆的热锻预成形设计为研究对象,建立基于类等势场和响应面分析的三维复杂锻件的预成形设计方法。在分析毛坯与终锻件间等势场分布规律与特点的基础上,采用逆向拟合法提取等势面及线面光顺处理,实现等势面的高效精确重构。针对长轴类锻件的预成形设计要求,提出沿零件的长、宽、高分别设置合理的缩放因子的非均匀缩放方法。实现了预成形件材料分布的合理调控,获得了优化的预锻件和辊锻毛坯,最终获得了充填完整、无任何成形缺陷且飞边小的连杆终锻件。数值模拟结果表明,所建立的方法能较好实现复杂锻件的预成形优化设计。 展开更多

关键词 预成形设计 锻造 类等势场方法 响应面方法

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TC4深筒形件超塑预成形模具型面设计及变摩擦厚度控制 被引量：1

16

作者 蒋少松 张凯锋 +3 位作者 吴海峰 许沂 雷鹍 王斌 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期51-55,共5页

以正反向超塑成形厚度均匀的TC4钛合金深筒形件为背景(厚度精度要求1.6mm±0.2mm),设计了多种预成形模形状,采用MSC.MARC有限元模拟研究了不同形状的预成形模对深筒形件侧壁厚度分布的影响,并分析了预成形模和终成形模的表面摩擦系... 以正反向超塑成形厚度均匀的TC4钛合金深筒形件为背景(厚度精度要求1.6mm±0.2mm),设计了多种预成形模形状,采用MSC.MARC有限元模拟研究了不同形状的预成形模对深筒形件侧壁厚度分布的影响,并分析了预成形模和终成形模的表面摩擦系数分别对成形件壁厚分布的影响,提出了模具型面变摩擦控制厚度分布的方法。结果表明:预成形模对压边部分环形带区域和筒形件底部区域的局部预减薄,对最终侧壁的厚度分布有非常大的改善。同时,合理地增大预成形模的表面摩擦能显著增加预成形的局部减薄作用,对于提高工件最终壁厚分布均匀性有利。减小终成形模的摩擦,可以使板料整体变形均匀化,壁厚分布趋于均匀。根据有限元分析结果,对模具表面进行处理,并通过正反向超塑成形实验制得TC4钛合金深筒形件,其厚度分布满足1.6mm±0.2mm。 展开更多

关键词 预成形模具设计 TC4钛合金 正反向超塑成形 厚度分布 摩擦 FEM

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多型腔锻造过程预锻模形状优化设计 被引量：3

17

作者 马新武 何东 +1 位作者 赵国群 王广春 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第8期865-867,870,共4页

采用刚粘塑性有限元、灵敏度分析和工程优化算法相结合的方法 ,对一典型的多型腔齿轮坯锻件进行了预成形优化设计。通过优化预锻模具形状 ,可得到完全充满型腔少无飞边的终锻件。给出了灵敏度分析的基本公式和优化迭代步骤 ,并提出了贮... 采用刚粘塑性有限元、灵敏度分析和工程优化算法相结合的方法 ,对一典型的多型腔齿轮坯锻件进行了预成形优化设计。通过优化预锻模具形状 ,可得到完全充满型腔少无飞边的终锻件。给出了灵敏度分析的基本公式和优化迭代步骤 ,并提出了贮存灵敏度刚度矩阵、减少优化设计变量的方法 。 展开更多

关键词 预成形设计 灵敏度分析 有限元 锻造 锻造模具

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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 被引量：4

18

作者 管婧 王广春 赵国群 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期6-10,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 微观组织优化 锻造 灵敏度分析 预成形设计 形状优化

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基于有限元灵敏度分析的预锻模具形状优化设计

19

作者 马新武 赵新海 +1 位作者 赵国群 王广春 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 1999年第S1期96-99,共4页

在控制锻件几何形状的前提下 ,采用有限元灵敏度分析方法 ,对预锻模具形状进行优化设计 .针对下模速度为零时 ,速度灵敏度边界条件为零 ,其形状在优化迭代过程中得不到优化的情况 ,对速度灵敏度边界条件提出改进措施 ,使上下模具形状同... 在控制锻件几何形状的前提下 ,采用有限元灵敏度分析方法 ,对预锻模具形状进行优化设计 .针对下模速度为零时 ,速度灵敏度边界条件为零 ,其形状在优化迭代过程中得不到优化的情况 ,对速度灵敏度边界条件提出改进措施 ,使上下模具形状同时能够得到优化 .最后给出了优化设计实例 ,验证该方法的可靠性 . 展开更多

关键词 预成形设计 形状优化 灵敏度分析 有限元

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锻造过程中变形均匀性控制及模具优化设计 被引量：5

20

作者 赵新海 马新武 +1 位作者 郑毅 赵国群 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 1999年第S1期237-240,共4页

以直接设计预成形模具形状为目标 ,提出并建立了一种控制变形均匀性的灵敏度分析理论和模具形状优化设计方法 .以任意单元的等效应变与所有单元的平均等效应变的差值的平方和作为目标函数 ,B样条曲线表示模具形状 ,B样条曲线控制点坐标... 以直接设计预成形模具形状为目标 ,提出并建立了一种控制变形均匀性的灵敏度分析理论和模具形状优化设计方法 .以任意单元的等效应变与所有单元的平均等效应变的差值的平方和作为目标函数 ,B样条曲线表示模具形状 ,B样条曲线控制点坐标作为优化设计变量 ,优化设计的目标就是通过设计预成形模具形状使目标函数最小 ,即使整个工件的变形尽可能均匀 .给出了目标函数的表达形式 ,详细推导了目标函数、单元等效应变率和单元各应变率分量对优化设计变量的灵敏度 .并对圆柱体平面镦粗工艺进行预成形优化设计 ,给出了相应的优化设计结果 . 展开更多

关键词 锻造 预成形设计 灵敏度分析 变形均匀性

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