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多目标优化技术在车身冲压仿真分析中的应用研究
| 论文题名： | 多目标优化技术在车身冲压仿真分析中的应用研究 |
| 关键词： | 多目标优化技术;汽车车身;数值模拟;质量控制;生产周期 |
| 摘要： | 汽车冲压件具有表面质量高、轮廓尺寸大、形状复杂等特点。对于大型冲压件，一般都会包含拉延工序，这也是后续工序的基础。但在拉延成形过程中较常出现拉裂、起皱和成形不足等缺陷。随着日益激烈的市场环境，要求企业在提高冲压成形质量的同时还需缩短模具制造周期。 传统的模具开发一般采用“试错法”这种方法不仅耗费大量的人力和财力，而且局限于针对形状简单的冲压件，过于依赖操作人员的经验和技能，导致模具开发周期长，制约模具工业的发展。随着弹塑性力学基本理论和有限元方法的发展与不断完善，一些大型模具公司正在探索效率更高的模具开发方法。本文正是在天津汽车模具股份有限公司实际生产的基础上，结合数值模拟分析技术，探索适用于车身冲压件成形过程的优化方法，以便提高模具开发周期和产品成形质量，最终达到提高企业竞争力的目的。 本文主要包括以下几方面的内容: (1)论述了车身冲压件成形性优化方法的国内外动态，基于国内外数值模拟方法与优化技术，结合实际生产项目需要，提出本课题研究的目的、意义和技术路线，同时简要阐述了弹塑性有限元基础; (2)比较了多目标优化过程中不同优化方法与实验设计方法的优缺点，并结合本文研究特点最终选择拉丁超立方进行实验设计，多项式响应面法进行近似模型构建; (3)结合工程实际生产经验，总结了成形过程中普遍存在的缺陷及其产生机理;概括了板料成形的工艺知识、设计规范等内容，并将设计经验转化为设计约束。提出了影响冲压件成形质量的若干设计变量，并量化了设计变量对目标函数的影响程度; (4)在优化原理的基础上，以拉裂、起皱、变形不足为评价函数，对初选冲压参量下的工艺数型进行优化。具体为:通过初始数模的CAE分析结果，结合生产经验，选择对成形影响较大的设计变量;利用拉丁超立方方法抽取样本，经过CAE模拟分析，借助Matlab得出样本对应的响应值;由样本与响应值间的关系构建近似模型，并验证近似模型的精度;根据先期的模拟结果为各工艺参数和目标函数添加合适的约束，结合遗传算法求解近似模型的最优解，最终经过优化结果与实际结果的对比，证明了此方法的正确性。 本文是冲压工程应用性课题，通过借助天津汽车模具股份有限公司承担的行李箱内板开发项目，在拉延模具设计前期，运用本文提出的优化方法，解决了板件Z501的工艺型面设计。通过实际生产过程可知，此方法被证实在缩短模具开发周期、提高设计精度、解决复杂冲压件成形问题上是非常有效且可信的。 |
| 作者： | 杨岩 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 谢晖;陈惠滨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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