罐头罐体冲压参数优化与仿真评估

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板料成形是现代制造业十分重要的部分,广泛应用于生产生活中的方方面面。由于罐体需要长时间保存内在食品,使其不发生变质,因此对成形质量有着较高的要求,所以需要额外的注意成形表面情况,避免产生缺陷。不合理的工艺参数会导致罐体产生起皱、破裂等缺陷,从而导致罐体的成形质量下降。本文通过使用Dynaform建立冲压仿真模型,根据不同工艺参数对板料成形结果的影响,进行最优参数组合的获取,并使用最优解中的最小厚度进行有限元仿真。本文通过实验设计、多元回归的方法,对影响成形的参数进行敏感性分析,再通过比较不同阶次的响应面模型与神经网格模型,获得可靠性最高的近似模型,之后再将该最优近似模型,通过多目标优化中的NSGA-II算法,获得最优参数组合。将计算获得的最优参数组合重新带入原冲压仿真模型求出真实的仿真结果。最后使用仿真结果中的最小厚度,对罐体在跌落工况下的变形趋势进行观察,还对不同载荷下的应力应变进行观察,并且提取了在不同工况下的前六阶模态,并对固有频率与振型进行查看。最后获得以下结论:1)在选定范围内,对最大厚度与最小厚度影响最大的是压边力,其次是摩擦系数,再者是冲压速度,最后是模具间隙。并且压边力与成形厚度呈现负相关;摩擦系数与成形厚度呈现负相关;冲压速度与成形厚度呈现正相关;模具间隙由于数据取值较好几乎无任何影响。2)通过比较不同阶次的响应面模型与神经网络模型可知,基于全局探索法的四阶响应面模型获得的近似模型拟合效果是略优于神经网络模型的,但是随着阶次的降低拟合误差减小。3)通过NSGA-II的多目标优化可得,在选定范围内,压边力在17200N附近,摩擦系数在0.11附近,冲压速度为6000mm/s,模具间隙在0.23最优。4)用LS-DYNA对罐体在长边、短边与棱角位置的跌落情况进行观察,获得变形情况。用ANSYS对无真空包装与真空包装的耐压情况做了简要的静力学分析,还对在不同载荷情况下的罐体进行模态分析,并提取前六阶的固有频率。
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