论文部分内容阅读
航空发动机上的涡轮盘、承力盘和涡轮叶片等重要零部件都采用钛合金或高温合金等航空难变形材料锻造而成,由于设计方法和生产方式的不足,材料锻后组织和性能不稳定、成品率低,因而造成人力和物力的极大浪费。 本文针对航空难变形材料的成形特点,以TC4钛合金为研究对象,以盘形件等温模锻后的组织和性能为控制目标,采用有限元数值模拟和虚拟试验相结合的办法,分析研究了航空难变形材料的等温成形过程,并在此基础上确立了以组织稳定性为目标的锻造热力参数控制模式与人工智能控制技术。主要成果和新见解如下: 1.在一种基于并联关系模型的TC4合金新型本构关系模型的基础上,采用数理统计学的原理,科学地分析并回归出了该合金盘形件等温模锻时的再结晶微观组织分布与变形工艺参数间的关系模型,从而为TC4合金等温模锻过程的优化提供了基础; 2.采用结合正交试验与有限元数值模拟技术的虚拟正交试验,以终锻件组织均匀性为目标,分析研究了TC4合金盘形件等温成形过程,获得了不同于传统锻造规范的优选工艺参数,为锻造工艺参数的制订与终锻件质量的改善提供了参考; 3.在虚拟正交优化试验结果的基础上,结合建立的回归模型,采用优化算法——单纯形法,对TC4合金盘形件等温成形锻造工艺参数进行进一步的优化处理,模拟结果表明优化效果显著,为TC4合金盘形件等温成形锻造工艺参数的优化过程提供了一条从虚拟正交试验—回归模型—优化设计的新的思路。 4.采用热力学模拟—微观模拟—计算机数值模拟综合集成技术,运用线性规划理论中的灵敏度分析方法,以终锻件组织稳定性为目标,对TC4合金盘形件等温成形锻造工艺的控制进行了分析与研究,采用三层控制策略的思路,总结出了一套在PID控制与灵敏度分析理论基础上的设计与控制一体化模式,从而为实现锻压过程的现代化适时控制提供了参考,在实际生产中具有非常明显的理论意义和工程应用前景。