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锻压技术 2024年第2期49卷 1-13页

作者：贾德文孙艳邓伟冀会平郝丽娜昆明理工大学云南省内燃机重点实验室云南昆明650500 云南西仪工业股份有限公司云南昆明650114

为提高连杆锻件的成形质量和材料利用率、增加模具使用寿命,根据连杆锻件的外形尺寸对坯料结构进行修正,基于响应面法研究不同工艺参数的交互作用对预锻成形载荷、终锻件损伤值、终锻模具磨损深度的影响,并结合multi-island遗传算法进... 详细信息

为提高连杆锻件的成形质量和材料利用率、增加模具使用寿命,根据连杆锻件的外形尺寸对坯料结构进行修正,基于响应面法研究不同工艺参数的交互作用对预锻成形载荷、终锻件损伤值、终锻模具磨损深度的影响,并结合multi-island遗传算法进行多目标优化。结果表明:坯料结构修正后,锻件成形质量良好,坯料体积为65354.1 mm^(3),材料利用率提高了23.5%。通过方差分析可知,各工艺参数对预锻成形载荷的影响程度依次为:坯料温度>摩擦因数>上模速度>模具温度;对终锻件损伤值的影响程度依次为:摩擦因数>坯料温度>上模速度>模具温度;对终锻模具磨损深度的影响程度依次为:坯料温度>摩擦因数>模具温度>上模速度。修正后的成形载荷为3210 kN,降低了51.7%;锻件损伤值为0.547,降低了12.3%;模具磨损深度为0.0389μm,降低了22.4%,优化效果显著,可为模锻成形工艺参数优化及连杆实际生产提供参考。

关键词：连杆响应面法磨损深度成形载荷 multi-island遗传算法

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连杆模锻成形的工艺参数影响研究及优化

连杆模锻成形的工艺参数影响研究及优化

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作者：孙艳昆明理工大学

学位级别：硕士

连杆是内燃机的核心零部件,其主要的作用是传递动力,使内燃机可以正常工作。由于连杆恶劣的工作环境,对其力学性能、尺寸公差等有很高的要求,所以对其成形工艺有较高要求。因此对连杆的模锻成形规律进行研究,对模锻工艺参数进行优化对... 详细信息

连杆是内燃机的核心零部件,其主要的作用是传递动力,使内燃机可以正常工作。由于连杆恶劣的工作环境,对其力学性能、尺寸公差等有很高的要求,所以对其成形工艺有较高要求。因此对连杆的模锻成形规律进行研究,对模锻工艺参数进行优化对于提升连杆的成形质量及降低模具磨损具有十分重要的意义,同时可为模锻成形的工艺参数优化及连杆实际生产提供借鉴。以42Cr Mo连杆为研究对象,对其模锻工艺进行分析并设计其模锻模具,建立连杆模锻成形的仿真模型。根据连杆锻件的形状尺寸对坯料结构进行改进,以提高材料利用率。研究不同工艺参数、结构参数对锻件成形特性及模具磨损的影响,基于响应面法研究不同工艺参数的交互作用对预锻成形载荷、终锻件损伤值、终锻模具磨损深度的影响,并结合multi-island遗传算法进行优化,基于优化结果建立微观组织仿真模型来对连杆模锻过程微观组织的演变进行模拟分析。主要研究结果如下:(1)根据连杆锻件的形状尺寸对坯料结构进行改进,材料利用率提高了23.5%,改进后锻件成形质量良好。通过单参量扫值法研究不同工艺参数、结构参数对锻件成形特性及模具磨损的影响,可知成形载荷随坯料温度、模具温度、飞边高度的增加而减小,随摩擦系数的增加而增大,随上模速度的增加先减小后增大;等效应力最大值随坯料温度、模具温度、飞边高度的增加而减小,随摩擦系数的增加而增大,随上模速度的增加先减小后增大,其中飞边高度及摩擦系数对等效应力的影响较小;模具磨损深度随坯料温度和飞边高度的增加呈减小趋势,随模具温度和摩擦系数的增大而增大,随上模速度的增加先减小后增大。(2)选取坯料温度、模具温度、上模速度、摩擦系数作为设计变量,运用Box-Behnken试验设计和响应面法,建立成形载荷、锻件损伤值、模具磨损深度的响应面模型,模型决定系数R分别为0.981、0.978、0.965。基于响应面模型,结合multi-island遗传算法进行多目标优化,得到了最优工艺参数组合。优化后成形载荷由0.664×10N降低为0.321×10N,降低了51.7%;锻件损伤值由0.624降低到0.547,降低了12.3%;模具磨损深度由0.501×10mm降低到0.389×10mm,降低了22.4%。(3)对连杆模锻过程微观组织的演变进行模拟分析可知,预锻过程发生动态再结晶的部位依次是连杆大头、小头、杆身、飞边处;预锻件整体的平均动态再结晶体积分数为0.902,平均晶粒尺寸为8.28μm,整体的晶粒细化现象较为明显;终锻工序只有少部分区域发生完全动态再结晶,终锻件的最大平均晶粒尺寸比预锻件减小了5.1μm,与原始晶粒相比,均得到了不同程度的细化,且细化现象明显,晶粒大小顺序为:杆身、小头、大头。对大头位置微观组织的变化进行模拟分析可知晶粒基本发生完全动态再结晶,晶粒尺寸分布比较均匀,与原始晶粒相比得到了明显的细化,连杆的综合性能得到提升。

关键词： 42CrMo连杆模锻成形工艺参数优化响应面法 multi-island遗传算法微观组织

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风力机叶片气动分析及优化研究

风力机叶片气动分析及优化研究

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作者：王龙哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着社会的发展，人类对化石能源这类传统能源的过度使用，造成了能源短缺、环境污染以及生态失衡等一系列问题，能源问题成为了人类急需解决的问题。在这一背景下，风能作为一种清洁的新能源出现在人们的视野中，风能的开发及利用得到... 详细信息

随着社会的发展，人类对化石能源这类传统能源的过度使用，造成了能源短缺、环境污染以及生态失衡等一系列问题，能源问题成为了人类急需解决的问题。在这一背景下，风能作为一种清洁的新能源出现在人们的视野中，风能的开发及利用得到了人们的重视。叶片是风力机极其重要的组成部分，也是风力机产品设计的基础，对整个风力机系统有着很大的影响。本课题开展了以水平轴风力机翼型及叶片的外形、气动性能为研究对象的分析和优化研究。本课题选取三种翼型建立物理模型，采用四边形结构化网格并选取压力远场为边界条件建立二维流场。对三种翼型分别进行了数值模拟，模拟结果与已知数据相符合，证明了翼型数值模拟的可行性，为翼型优化提供了理论数据。以multi-island遗传算法为优化算法，以CST法为参数化法，以iSIGHT为优化平台，建立了翼型优化流程，设计了翼型参数化组块、网格划分组块、翼型气动分析组块、multi-island遗传算法优化组块以及CLOSE组块。对不同角度下的翼型、多种翼型进行了翼型优化研究，获取了气动性能优于初始翼型的新翼型。通过对输出功率等参数的分析，完成了叶片气动外形的设计，进行了基于初始翼型生成的叶片与基于优化翼型生成的叶片气动性能的计算与比较工作。在三维流场中对两种叶片进行了模拟仿真，并对两者之间不同进行了分析。本课题在翼型的气动优化以及风力机叶片的气动分析方面具有一定的理论意义，并具有一定的参考价值。

关键词：水平轴风力机气动分析参数化 multi-island遗传算法优化

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