薄壁管数控弯曲精确成形过程参数优化研究

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1、摘要要+薄壁管数控弯曲是一种多参数耦合作用下的复杂成形过程，若成形参数选取不当，极易使管件发生外侧减薄、拉裂、内侧失稳起皱和截面变形、回弹等缺陷，因此，合理地选择成形参数并对其进行优化是薄壁管数控弯曲精确成形技术发展和应用迫切需要解决的重要课题。为此，本文针对薄壁管数控弯曲成形特点，基于实验、理论及数值模拟研究结果，提出对多种成形参数采取逐步优化到精确优化的优化策略及实现方法，主要研究内容和结果如下：系统研究了薄壁管数控弯曲参数优化设计的关键技术和优化策略，分析了各参数对成形质量的影响规律及显著性，给出了优化设计变量选取和目

2、标函数建立的方法，提出了通过专家知识和经验数据确定约束条件和优化范围，然后对成形参数进行逐步优化，在此基础上，采用优化方法对成形参数实现精确优化设计。采用所提出的优化设计策略，以弯曲半径为57mm，庐38xl的不锈钢及铝合金薄壁管数控弯曲为对象，在确定模具参数和摩擦系数的基础上，以不产生失稳起皱，截面畸变满足要求为约束条件，壁厚减薄率最小为优化目标，基于ABAQUS／Explicit平台所建立的有限元模型，采用逐步逼近的方法优化了芯头个数和芯头间距，进而运用复合形法得到了芯棒伸出量和助推速度的最优值，其优化结果得到了实验验证

3、。采用MSSQLServer2000建立了数据库，并选用面向对象的C拌语言为开发语言，VisualStudio．NET为开发环境，建立了数控弯管工艺数据管理系统。利用该系统所提供的专家知识和成熟工艺，可为薄壁管数控弯曲成形参数优化范围的确定、参数选择与优化的快速实现提供依据。关键词j优化：数值模拟；薄壁管数控弯曲；ABAQUS／Explicit；有限元·国家杰出青年科学基金(50225518)、国家自然科学基金(59975076，50175092)和航空科学基金(04H53057)资助项目州北l：业人学『‘学硕十学位论文Ab

4、stract+Thethin-walledtubeNCbendingisacomplexprocesswithmulti·factorcouplinginteractiveeffects．Iftheformingparametersarechoseinappropriately,someCOllnTlonfailures，suchaswallthinning，crackingintheouteroftube，wrinklingintheinneroftubeandcross—sectiondistortion，spring—

5、backwilloccureasily．Thereasonableselectionandoptimizationofparametershasthusbecomeanimportantsubjecturgentlytoberesolvedforthedevelopmentandapplicationofthin—walledtubeNCbendingtechnology．Consequently，accordingtothecharacteristicsofthin—walledtubeNCbendingprocess，t

6、heoptimizationstrategyofstep—by—stepoptimizationandprecisionoptimizationformultipleformingparametersareproposedbasedontheexperiment，theoreticalanalysisandnumericalsimulation，aswellastheimplementingmethodofthestrategy．Themaincontentsandachievementsareasfollows：Keyte

7、chniquesandtheoptimizationstrategiesoftheformingparametersinthin·walledtubeNCbendingaresystematicallystudied．TheinfluencelawsandthesignificanceoftheparameterstOtheformingqualityareanalyzed．Themethodfortheselectionofdesigningvariableandestablishmentofobjectivefuncti

8、oninoptimizationareputforward．Byexpertknowledgeandempiricaldata，theconstraintconditionandoptimizationrangearedetermined．Furthermore，step—by—stepp