【摘 要】
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2124铝合金是一种理想的轻量化材料,将其应用于产品零部件制造,能有效减小产品重量,提升产品性能。本文通过单轴拉伸试验与金相试验对2124铝合金的热变形机理进行分析,建立2124铝合金本构方程,并基于Kriging模型优化策略对2124铝合金板料成形工艺参数优化进行研究,主要工作内容如下:以2124铝合金为研究对象,通过单轴拉伸试验与金相试验分析了不同变形条件对材料变形的影响。试验结果表明,212
【基金项目】
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航空铝合金钣金件热成形先进工艺及其装备研究.项目编号:2019YFG0313; 基于伪拉延筋的镁合金差温成形机理及其质量调控研究.项目编号:2020YFH0078;
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2124铝合金是一种理想的轻量化材料,将其应用于产品零部件制造,能有效减小产品重量,提升产品性能。本文通过单轴拉伸试验与金相试验对2124铝合金的热变形机理进行分析,建立2124铝合金本构方程,并基于Kriging模型优化策略对2124铝合金板料成形工艺参数优化进行研究,主要工作内容如下:以2124铝合金为研究对象,通过单轴拉伸试验与金相试验分析了不同变形条件对材料变形的影响。试验结果表明,2124铝合金具有显著的温度敏感性,随着温度升高材料的流变应力逐渐下降,晶粒不断细化;此外,随着应变率的变小材料的流变应力逐渐下降,晶粒逐渐变小。基于单轴拉伸试验所得应力-应变曲线,建立2124铝合金汉森-斯皮特尔本构方程,并使用智能算法对本构方程的参数进行了识别,使得本构方程能较好地反映2124铝合金热变形规律。基于ABAQUS用户材料子程序接口,使用Fortran语言编写了2124铝合金用户材料子程序VUMAT,实现了2124铝合金汉森-斯皮特尔本构方程的二次开发,为2124铝合金热成形提供了数值仿真基础。以最大期望提高加点准则为基础,利用信赖域方法与最小响应面加点准则对其进行改进,提出了一种改进的混合加点准则,进而开发了一种改进的动态Kriging优化策略,提高了优化效率与收敛精度。以NUMISHEET2002中翼子板为研究对象,建立工艺参数与成形质量之间的Kriging模型,使用改进的混合加点准则对Kriging模型进行动态更新,利用改进的粒子群算法获得最优工艺参数,消除了板料成形的拉裂缺陷,提高了成形质量。基于建立的2124铝合金汉森-斯皮特尔本构方程,在有限元仿真软件ABAQUS中建立双C件成形有限元模型,并以关键成形工艺参数为设计变量,成形件最大减薄率为响应值建立Kriging模型。使用改进的混合加点准则对Kriging模型进行动态更新,然后利用改进的粒子群算法对模型进行寻优,获得最优工艺参数。仿真结果表明,优化后的工艺参数可以消除2124铝合金双C件成形的拉裂缺陷。为了验证2124汉森-斯皮特尔本构方程的可靠性与优化后工艺参数的有效性,进行了双C件冲压试验,仿真结果与试验结果基本吻合,利用优化后的工艺参数能提高成形件的质量。
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