基于GA优化的7055铝合金Johnson–Cook流变本构建模及其FEA应用

目的 研究7055铝合金高温流变行为,建立高精度流变本构模型和有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)仿真模型。方法 基于Gholamzadeh温度修正模型和Evans摩擦修正模型,计算修正7055铝合金热压缩流动应力,以排除试验过程中变形温升和摩擦对流动应力的影响;针对修正后的流动应力构建Johnson–Cook本构模型,依托MATLAB编程采用遍历法优化模型参考条件,并引入遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对模型参数进行优化,通过流动应力子程序二次开发实现优化后的模型在商用软件DEFORM中的应用,以预测变形工件的应力应变分布与成形载荷。结果 经温度和摩擦修正的流动应力与试验值相近;采用遍历法优选参考条件后的Johnson–Cook本构模型流动应力预测值与试验值之间的平均相对误差绝对值(Average Absolute Relative Error,AARE)为4.57%,经GA优化后降至3.50%,实现了精度的提升。基于该模型二次开发的DEFORM模拟平台能准确预测成形载荷,预测值与试验值之间的AARE为2.42%。结论 构建了具有较高精度的流动应力本构模型,并基于其开发了有限元仿真模型,仿真结果与试验结果吻合良好,该仿真模型能够为7055铝合金热加工工艺的精确设计和优化提供有效指导。     

汽车后立柱外板成形工艺分析及多目标优化

为解决某车型后立柱外板成形中出现的成形不足、起皱和破裂等问题,采用中心复合试验设计(CCD)和数值模拟相结合的方法,分析成形过程中拉延筋阻力系数和压边力对下部立柱外板成形质量的影响规律。并以成形性能Z_1、流入量Z_2和零件厚薄均匀性Z_3为优化目标,以拉延筋阻力系数和压边力为优化因素,借助Design-Expert、MATLAB等软件,构建4因素5水平的二阶响应面模型,再采用多目标优化求得最优工艺参数组合:拉延筋X_1=0.60、X_2=0.61、X_3=0.64和压边力F_0=390 k N。实际生产结果表明,采用最优的生产工艺参数组合,可获得厚度均匀、无破裂无起皱的后立柱外板零件。