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锻造毛坯之优化方论案的解析
- 2020-08-22-

  对于轴对称单工序锻件,锻造毛坯大部分都采用的是圆柱体坯料。圆柱体坯料的形状由圆柱体的高度和直径来确认。按照体积相等原则,毛坯形状的选择就转化为在体积一定的情况下,确认圆柱体的高度或直径,即圆柱体的高径比(高度与直径的比值)。这样,轴对称锻造毛坯形状优化就转化为以园柱体高径比为单一优化变量的一维搜索问题。

  黄金分割法是一维搜索问题中比较常用的方法,它的基本思路是:应先确认一个包含较优解的计算区间,并在区间内选定两个试算点,计算这两个试算点的函数值,经比较把包含区间缩小一次,然后在缩小的区间内再找一个新的试算点,将包含的区间再次缩小。如此反复进行,直到末后的区间够小,就得到优解的近似值。

  针对二维锻造成形过程,以理想锻件高出预定理想直线部分的体积和任一单元的等效应变与整个单元等效应变之差的平方和的乘积作为优化设计的目标函数,以圆柱体坯料高径比为优化变量,采用黄金分割法对轴对称H形锻件的毛坯高径比的优化设计进行研究。

  以轴对称单工序锻件为研究对象,以同时获得净形或近净形锻造和尽可能均匀的变形程度为优化设计日标,对锻造毛坯形状采用黄金分割法进行了多目标优化设计的研究。给出了优化迭代过程中总的目标函数和、形状子目标函数和变形均匀性子目标函数的变化情况和不同优化迭代下得到的终锻件形状及等效应变的等值线分布情况,由优化结果可以看出,达到了对锻件进行多目标优化设计的目的,取得了比较满意的优化结果。