基于ga-bp神经网络的2124铝合金时效成型试验研究

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1、基于GA-BP神经网络的2124铝合金时效成型试验研究基于GA-BP神经网络的2124铝合金时效成型试验研究甘忠成武冬张海燕（西北工业大学机电学院西安710072）摘要：本文在理论研究的基础上设计了2124铝合金拉伸时效成形的试验（应力松弛试验），有针对性的研究了初始应力水平（）、时效温度（T）、保温时间（t）等因素对材料应力释放的影响。通过比较，采用遗传算法优化BP神经网络结构和初始权值，建立2124铝合金材料时效成型应力松弛模型，克服了传统BP神经网络结构难以确定和易于陷入局部极小点的缺点，实现了在不同条件下

2、预测材料应力松弛量，精度满足要求。关键词：时效成型，应力松弛，BP神经网络，遗传算法Thisageformingexperimentsof2124alloybasisontheGA-BPNeuralNetworksAbstract:Thisessaydesignedageformingexperimentsof2124alloy(stressrelaxationexperiments)basisonthesummarizingofproductionbothdomesticandabroadandtheoryan

3、alysis，aimingatprimarystresslevel（）,agingtemperature（T）,heatpreservationtime（t）andotherfactors'effectiononthereleaseofmaterialstress.BycomparativewithotherNeuralNetworksmethod,optimizetheframeworkofGA-BPandinitializeWeight,thenbuildupthepredictionmodelof2124a

4、lloy,conquerthebugofotherNeuralNetworksandcometruethefunctionofforecastingstressrelaxationqt.itprecisionaccordwithexperimentsdemandKeyword:ageforming,stressrelaxation,BPNeuralNetwork,GeneticAlgorithms引言：　　时效成形是将零件成形和人工时效处理相结合的新型钣金成形工艺。它利用高温金属的应力松弛效应，将弹性变形转化为永

5、久塑性变形从而达到成形的目的[1]。文献[2]首次将统一弹性-粘塑性本构模型用于时效成型过程模拟，取得了一定成果。文中，时效成型过程实际包含了各种复杂的力学现象，如弹性变型、塑性变型、蠕变、应力松弛、热应力等情况。因为其成型机理十分复杂，因此很难用传统的数理方法得出其数学模型。本文采用正交试验的方法，考察各种成型因素对2124铝合金材料时效成形过程中的应力松弛量的影响，建立BP神经网络得到成形因素对于应力松弛量的非线性映射。1．时效成形技术的原理及特点　　时效成形技术，是先对试件施予一定预变形，加温后使部分弹性应

6、变转化为塑性变形的一种新型的铝合金成形办法[3]。它通过将弹性变形转化为永久的塑性变形来达到成形的目的，成形过程具体可以分成加载、时效、卸载三个阶段：在成形的同时，它改善了合金的微观组织，提高材料强度，降低残余内应力水平，增强耐应力腐蚀能力[4]，是将零件成形和人工时效处理相结合的新型钣金成形工艺，是航空先进制造技术的发展重点，是长寿命、高可靠制造技术重点发展的方向之一。图1.1时效成形过程示意图　　由于时效成形不需要大吨位专用设备，而且具有成形效果好、成形质量稳定、生产效率高、工装简单、人工干预少等优点，非常适

7、合应用于大平面尺寸、小曲率、型面结构复杂、准确度高的框肋腹板和壁板类零件精密成形。因此，开展时效成形技术研究，能提高我国飞机的整体制造水平，具有重要的现实意义。　　时效过程中的应力应变关系如下图所示。其中，加载阶段和卸载阶段被视为线形、弹性的过程，而时效的阶段则视为非线性的应力松弛的过程。图2-3时效过程中的应力应变关系2.试验方法和试验设计2.1试验参数的选取　　文献[3][4]认为，应力松弛的大小和速率与材料本身及其初始应力水平有关，并且随着温度的升高和时间的延长，应力松弛现象越来越显著。本文在综合前人研究的

8、基础上，选取温度（T）、时间（t）和初始应力水平（）为试验参数，最后得出的实验结果为试件的应力松弛量。2.2试件和材料性质试件的材料为2124铝合金，2124为Al－Cu－Mg系铝合金，可热处理强化。该合金是在2024硬铝合金基础上降低硅、铁杂质含量，并采用特殊工艺开发出来的。合金具有优良的压力加工和机械加工性能。　　　　　表（2.1）2124合金的化学成分（质量分数）（