控制锻件变形均匀性和变形力的锻造预成形多目标优化设计

chen2424

摘　要:以影响锻件质量的重要因素——锻造预成形模具形状为研究对象，对锻造过程展开同时包括锻件变形力和变形均匀性两个方面的优化设计的研究。研究目标是使锻件变形最均匀的同时变形力最小，即获得变形均匀性和变形力综合性能最好的终锻件。基于有限元数值模拟方法，采用有限元灵敏度分析方法，首次对同时控制锻件变形均匀性和变形力的锻造过程预成形进行多目标优化设计研究。给出总目标函数和各子目标函数的表达形式，并详细推导各目标函数相对于优化设计变量的灵敏度。利用自行开发的程序，对断面为H形的轴对称锻件进行预成形多目标优化设计，给出优化过程中总目标函数及各子目标函数、预成形模具形状、预成形件形状及终锻件等效应变和Y向应力的分布变化情况。结果表明，通过对预成形模具形状进行优化设计，总目标函数、变形均匀性子目标函数和变形力子目标函数分别下降了13％，33％和6％左右，达到了同时对锻件变形均匀性和变形力进行优化的目的。