高温合金环件形性协同锻造工艺参数群智能寻优方法与应用研究

准确快速地选取锻造工艺参数的最优组合方法,对实现难变形材料高温合金环类锻件的形性协同控制具有重要的意义。基于传统锻造工艺参数设计依赖设计人员经验、目标函数选择困难和寻优过程耗时等特点,提出了一种基于群智能寻优的工艺参数优化组合设计方法,实现了难变形高温合金环类锻件形性质量提升。论文以高温合金环形件模锻成形工艺参数最优组合为研究对象,以实现环锻件形性协同控制为目标,设计了考虑环锻件平均等效应变、等效应变标准差以及材料利用率的多目标参数模型;通过对各目标参数进行加权处理,获得了环锻件的综合目标模型;根据中心复合试验法及有限元模拟结果,确定了各目标参数与工艺参数之间的回归关系;利用麻雀搜索算法对综合目标模型进行智能寻优,获得了环锻件锻造工艺参数组合。生产试制结果表明:采用基于群智能寻优麻雀搜索算法获得的工艺参数组合,锻造后环锻件本体晶粒度达到9~10级,晶粒度差值小于1级,有效提高了环形锻件的变形均匀性,实现了高温合金环类锻件形状和性能的形性协同。

基于机器学习嵌接有限元的蠕变时效成形全过程形性演变预测

针对蠕变时效成形中存在的蠕变变形和时效强化动态交互耦合作用导致成形精度难以准确预测和控制问题,提出了一种基于机器学习的方法来预测蠕变时效过程中的形性演变。利用单向拉伸蠕变时效实验数据训练神经网络(NN)模型,用以描述蠕变时效本构关系。对比统一本构模型、反向传播NN(BPNN)模型、粒子群优化BPNN(PSO-BPNN)模型、遗传算法优化BPNN(GA-BPNN)模型对形性演变的预测效果,发现GA-BPNN和PSO-BPNN模型分别对蠕变应变和屈服强度具有较高的拟合精度。通过子程序将NN模型与有限元程序嵌接,实现了蠕变时效成形全过程的模拟,预测了铝合金板材蠕变变形和屈服强度的演变。针对回弹,相较于统一本构模型26.5%的误差,GA-BPNN模型的预测精度有较大提高,误差仅为5.1%。证明了采用机器学习的方法探寻蠕变时效本构关系并通过BPNN模型嵌接有限元模拟实现形性演变精确预测具有可行性。

铝合金机罩内板冲压成形性研究

在机罩设计中采用铝合金材质,旨在提升机罩内板的冲压成形质量,通过规划冲压方向,设计工艺补充面与拉深筋等,构建完整的工艺补充面模型,运用AutoForm软件对机罩内板的冲压成形过程进行模拟与验证,确保设计方案的可行性。基于仿真结果,提出并实施针对性的成形性改善方案,解决了机罩内板在冲压成形过程中遇到的难题。经对标分析及CAE分析双重验证,确定了铝合金机罩内板风挡处拔模角的最佳参考值为55°,为铝合金机罩内板的工艺设计及成形优化提供了参考。

超高强铝合金尾翼架形性一体化控制成形

面向新型装备对轻质构件的迫切需求,以实现新型高强铝合金尾翼架形性一体化控制成形为目标,设计了累积剧塑性变形制备尾翼架(大口径带外纵筋筒形件)工艺,用Deform-3D软件对成形过程进行模拟,分别以变形均匀性和成形精度为优化目标,优化工艺、模具结构参数。结果表明:当变形温度为440℃、挤压速度为1 mm/s时,构件变形均匀性最佳;凸模促流角为10°时,外纵筋填充最好;用循环镦挤和精确反挤压工艺成功制备尾翼架,外筋充填饱满,壁厚差≤1mm;热处理后构件抗拉强度达725 MPa,伸长率为15.3%,实现了尾翼架形性一体化控制。该工艺整体应变为2.52,大塑性变形诱发的晶粒细化和强化相的弥散析出是尾翼架获得强韧性的主要原因。

适用于形性一体化的工业备件增材制造工艺研究

针对贸易摩擦和新冠疫情双重影响下企业备品备件管理面临的新挑战,包括备件采购周期的不确定性、备品备件供应链管理面临的中断风险、进口备件成本压力增大等问题,进一步分析了备件国产化替代的必要性及可行路径。基于备件增材制造应用研究的国内外现状和发展趋势,分析了增材制造用于工业备件国产化替代的可行性及存在的问题,探讨了适用于增材制造的工业备件的技术特性、形性影响因素及保障措施,提出了基于逆向工程理念的形性一体化增材制造工艺研究框架及国产化替代实验技术方案,研究了增材制造用于备件国产化替代的经济效益与技术应用评估方法。以线缆接头为例进行了增材制造的形性一体化试验研究,包括备件性能标准制定、几何模型重构、工艺及材料选择、成本及效益分析等内容,备件试验件具有了原件的形性功能要求,已应用于工业现场,满足了“应急性替代”,技术及经济效益明显。

基于DIC技术的不同汽车用板材成形性能评估

利用万能材料试验机对多种汽车用板材,包括不同强度级别的先进高强钢、传统高强钢、铝合金板材进行室温拉伸试验,采用数字图像相关(DIC)技术获取材料在拉伸过程中的全场应变,对比了不同板材的成形性,讨论了材料成形性能的评估方法。结果表明:汽车用板材的断裂应变整体上远大于断裂总延伸率,相比于断裂总延伸率,断裂应变与强度更符合负相关的关系;最大力总延伸率反映材料的硬化与均化应变的能力,不是塑性的直接指标,断裂应变表征材料的真实塑性;成形性指数综合考虑了硬化能力与真实塑性,相比于单一的延伸率指标能更好地评价材料的成形性。

超声振动辅助塑性成形及形性预测研究进展

随着微机电系统等领域的快速发展,对零件成形精度与性能的要求日益增加。超声振动辅助塑性成形是一种典型的能场辅助塑性成形工艺,相比于传统塑性成形工艺,具有流动应力低、材料成形能力高、界面摩擦少、成形质量较好等优势,被广泛应用于难成形材料加工、微成形、复杂构件成形等塑性成形过程。然而,由于不同塑性成形工艺中金属的变形行为特性存在较大差异,对塑性成形质量与成形性能进行预测有利于实现成形过程的形性协同控制。介绍了超声振动辅助塑性成形在体积成形工艺(镦粗、挤压、拉拔等)与板料成形工艺(拉伸、拉深、渐进成形、冲压等)中的应用及发展概况,讨论了超声振动对材料塑性变形过程中宏观表现与微观演化的影响。在已有研究基础上,重点分析了超声振动辅助塑性成形过程中成形能力预测(流动应力、成形极限等方面)和成形性能预测(表面性能、力学性能、微观组织等方面)的研究进展,为金属零部件成形高质量形性调控提供理论参考,并展望了超声辅助塑性成形工艺的发展趋势。

轻质铝合金轮毂分级淬火形性调控策略

为实现轻质铝合金轮毂的热处理变形精准调控,提出了喷淋+入水的新型分级区域淬火新工艺,通过搭建铝合金轮毂分级热处理试验平台及设计轮毂端面变形检测装置,对轻质铝合金轮毂热处理变形特性进行了详细分析。研究结果表明,轮毂内/外轮缘端面变形特性受轮毂结构刚度的影响,内轮缘变形呈现与外轮缘随动的变形特征;受轮毂换热不均匀、内部组织缺陷等影响,整体变形呈现一定的随机特性。在喷淋+入水的新型分级区域淬火新工艺下,轮毂典型监测点力学性能、硬度指标满足国标要求,轮毂外轮缘端面变形最大减幅达41.5%,新工艺可有效改善轻质铝合金轮毂的热处理轮毂端面变形情况。

基于生物-化学-形性指标关联的枸杞子综合质量评价研究

目的:基于枸杞子生物-化学-形性指标间的关联分析,筛选能够表征枸杞子功效、浅出枸杞子等级划分标准的核心指标。方法:通过网络药理学方法确定枸杞子功效发挥涉及的生物活性、化学成分,结合本草记载及现有文献、标准确定关联成分的性状指标;对三性指标进行“生物-化学”“化学-形性”“化学-化学”的相关性分析,筛选枸杞子等级划分指标,在此基础上对不同等级的枸杞子核心指标进行差异比较,验证指标的合理性。结果:玉米黄素二酯、β-胡萝卜素均与百粒重、甜度呈显著负相关关系,与枸杞多糖、L*(D65)、纵横比、DPPH清除率呈正相关关系;DPPH清除率与NO抑制率呈正相关关系;百粒重、甜度与果糖呈正相关关系,与枸杞多糖呈负相关关系。结论:β-胡萝卜素、玉米黄素二酯能够关联生物活性、化学成分、形性指标,可作为枸杞子质量的标志性化学成分;百粒重、甜度能够体现不同等级化学成分含量差异,可为枸杞子等级判定浅出标准。

基于形性控制的大口径离轴非球面高精度磨削(特邀)

大口径离轴非球面光学元件的应用需求呈大幅增长趋势,如空间/地基大口径望远镜、航空光电和地面跟踪瞄准装置等。同时,日益增大的元件口径和越来越短的加工周期使得高效高精度制造工艺成为大口径离轴非球面光学元件加工的核心问题。精密磨削作为大口径离轴非球面元件的材料高效去除工序,磨削面形精度(Peak-Valley,PV)和损伤层深度直接决定了后续的抛光难度与周期。因此,开展了大口径离轴非球面光学镜面的控形控性高精度磨削研究,即提升大口径离轴非球面光学元件的磨削面形精度的同时降低磨削损伤深度,实现二者在数值上的协同逼近。在控形方面,确立了机床结构方面影响低频面形形状与精度的主要影响因素,探究了A轴零位误差、Y轴对中误差、砂轮形状尺寸误差、磨削方法路径和Z轴面形补偿等因素对面形精度的影响规律以实现工艺参数的协同控制与精度优化。在控性方面,获得了磨削损伤深度随磨削参数的变化规律并建立了磨削损伤深度与磨削表面粗糙度的映射关系,提出针对大口径离轴非球面磨削亚表层损伤抑制策略。对640 mm口径离轴非球面镜进行形性控制磨削实验后,面形精度达到3μm,表面粗糙度Ra小于24 nm,Rz小于0.2μm,依照表面粗糙度与亚表面损伤层深度映射关系,亚表面损伤层深度5μm左右,逼近面型精度。经验证后续抛光周期大幅缩短,对大口径光学元件的高效高精度加工具有重要参考价值。

植物种子二形性(多形性)研究进展

植物种子的二形性(多形性)是指在同一棵植株上生长有形态结构、生理、生态学特性等方面有很大差异的两种(多种)种子。这种现象在自然界中比较普遍,特别是菊科、藜科、禾本科、十字花科中最为常见。二形性种子可分为有扩散结构和没有扩散结构(如冠毛和表皮毛状体)两种。如菊科的边花种子一般不具有扩散结构、个体较大,具有休眠特性和对光、温度、水、盐分等环境因子的敏感特性;而中间花种子一般具有扩散结构,个体较小,不具有休眠特性。具有休眠特性和对环境因子比较敏感的种子是形成土壤种子库的主要成分。二形性种子产生的幼苗在前期形态大小上都有差异,但生长后期有些差异不显著(70daysoldforHedypnoiscretica),有些仍很显著(AtriplexSagittata)。这二形性幼苗所产生的后代同样也具有二形性现象。二形性种子产生的比例受环境因素的影响,例如:水、盐、养分和密度胁迫等。遗传因素也影响二形性种子的比例,其遗传率一般在0.2～0.5之间,是一种数量遗传性状,受多个基因控制。为了解释二形性种子产生的原因,从生态学和个体发育的角度提出了两个模型:生态进化模型(两面下注策略或高低风险策略)和个体发育模型。不同植物的二形性(多形性)种子在结构、发芽休眠特性、对环境因子的反应、幼苗特性、两者的比例受遗传和环境因素的影响不尽相同。种子二形性(多形性)是植物本身的遗传特性和环境因素共同作用产生的现象,是植物适应环境的一种生理、生态机制,是植物长期进化的结果。总之,二形性种子的形成机理非常复杂,目前还不是很清楚。对以下4个方面的研究进行了展望:采用生物技术的手段研究种子二形性的遗传机制;二形性种子激素等化学物质含量的差异;目前各种环境因素对植物生长的生理生态学意义;二形性植物生活史的系统研究。

冷轧深冲薄板的模拟成形性能研究

通过拉深、扩孔、锥杯、凸耳等模拟成形性试验 ,全面比较了IF、 0 8Al、SPCC3种深冲钢板的成形性能。试验结果表明 ,IF板的成形性能最好 ,0 8Al板其次 ,SPCC板最低。同时 ,从力学角度分析和比较了各钢板在相应模拟试验中的成形难易程度。

IF板与08Al板的成形性能研究

通过模拟成形性试验 ,对新型超深冲用 IF钢板和传统冲压用 0 8Al钢板的冲压成形性能进行了研究。结果表明 :IF板的拉深性能、扩孔性能、胀形性能以及“拉深—胀形”复合性能等均优于 0 8Al板 ,其中 ,扩孔性能和平面各向异性的改善最为显著 ;各项试验中 ,IF板的成形力普遍小于 0

闭截面型材的拉弯成形性

拉弯是型材的基本成形方法.截面畸变是型材拉弯成形中的常见缺陷,并对型材的回弹和变薄有交叉影响,型材拉弯成形性的分析评估远比板材成形复杂.提出了型材拉弯成形性的概念,建立了矩形截面型材拉弯成形性分析模型,基于有限元数值模拟研究了截面结构、相对高度和壁厚分布等几何参数对拉弯成形性的影响规律,从提高拉弯成形性出发提出了型材截面优化设计的原则.

Nb对镀锌590DP双相钢成形性能的影响

以C-Mn-Cr系镀锌590DP为基准,研究添加0.025%的Nb后,对显微组织、基础力学性能、扩孔性能、成形极限性能以及局部/整体成形性分布图中的位置等成形性能的影响。结果显示:添加Nb后,双相钢中马氏体的含量增加,铁素体细化,组织中两相的协同变形能力增加,单向拉伸强度基本不变,双屈服现象更加明显;局部成形性明显提高,其中真实断裂应变TFS提高了20.6%,扩孔性能提高了28.7%;全局成形性能基本不变,成形极限及均匀塑性延伸率与C-Mn-Cr系保持一致。

意大利苍耳二形性种子萌发、植株生长差异及生态适应性

意大利苍耳(Xanthium italicum)是一种具有二形性种子的一年生菊科植物,每个头状花序仅产生1粒上位种子和1粒下位种子。意大利苍耳种子产量高,对环境的适应能力强,能给农作物和生态环境造成严重危害。对意大利苍耳的种子萌发和植株生长特性进行了观测研究,探讨了其生态适应性。结果表明:(1)下位种子从播种到50%萌发需要13～15d,比上位种子早5～7d;(2)下位植株主茎第1～7片叶的发育中期单位时间内的叶面积增量、同期株高显著大于上位植株;然而上位植株主茎第9～13片叶的发育早、中期单位时间内的叶面积增量反而大于下位植株;上、下位植株主茎上第8、14片叶和第15片叶的各阶段单位时间内的叶面积增量没有差异;(3)下位植株的一级分枝数和二级分枝数显著多于上位植株。推断下位种子较上位种子具有更强的生存竞争能力,下位种子对意大利苍耳种群的延续、增长和扩散贡献更大;同时上位种子为种群的稳定延续提供了保障,这种二形性种子的形成是意大利苍耳的一种有效的生态对策。

不等厚高强钢激光拼焊板焊缝组织及胀形性能分析

采用激光焊接方法,针对1.8mm厚的SAPH440与2.2mm厚的DP600高强钢实施激光拼焊.测试了不等厚拼焊板焊接接头的金相组织以及显微硬度,然后通过杯突试验对所得到的不等厚高强钢拼焊板的胀形性进行了研究,进一步与母材的胀形性相比较.结果表明,焊缝的金相组织为针状铁素体和板条马氏体,焊缝两侧硬度分布不同,焊缝处的硬度要高于母材.拼焊板的杯突值低于任何一侧母材的杯突值,焊缝的位置对不等厚拼焊板的胀形性有一定的影响,薄板所占比例越大拼焊板的胀形性越好,在胀形成形过程中焊缝向厚板侧移动.

型材拉弯成形性评估专家系统

型材拉弯成形性与材料性能、截面形式和尺寸以及工艺参数有关,拉弯成形性图可定量表示型材拉弯成形性与截面尺寸及工艺参数之间的关系.基于型材拉弯成形性图的概念,建立了型材拉弯专家系统;分析了系统的功能、结构以及实现模块,对系统的关键技术和解决方法进行了研究.该系统以数据库为基础,基于数据的推理和图形显示,采用面向对象的编程技术和模块化设计思想予以实现;并通过实例表明了系统的可靠性.该系统可满足企业在并行工程下质量控制的需要,为型材拉弯成形性图在工业中的推广应用、型材拉弯成形水平的提高以及型材拉弯工艺的广泛应用奠定了基础.

拼焊车门内板冲压成形性分析

首先介绍了采用不等厚拼焊板的车门内板在冲压成形过程中出现的问题;接着对缺陷区域进行主应变测量和安全成形裕度预测。结果表明,车门内板出现破裂和起皱的主要原因是拉延筋阻力不足和厚、薄两侧板料的流动阻力不均。最后提出采取局部调整拉延筋阻力和压边力等措施来改善车门内板冲压成形性。

树脂复合减振板弯曲成形性的数值模拟分析

减振板在弯曲过程中，内、外层钢板会产生相对错动量。利用ＡＮＳＹＳ模拟分析软件对树脂复合减振钢板的弯曲成形性进行分析。就减振板的相对错动量进行了分析，并调整模具参数和板料的复合结构以及中间层树脂的材料参数，分析了它们对错动量的影响，并分析弯曲后的回弹和剪切力的情况。