船用彎管成形機理及最優工藝參數智慧型預測研究

《船用彎管成形機理及最優工藝參數智慧型預測研究》是依託哈爾濱理工大學，由任勝樂擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：船用彎管成形機理及最優工藝參數智慧型預測研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：任勝樂
• 依託單位：哈爾濱理工大學

項目摘要

彎管加工是影響船舶製造周期的重要因素之一，具有需求數量大、品種多、單件生產的特點。因此，為保證彎管的高質量，對於船用彎管的成形機理及最優工藝參數預測的研究，成為彎管成形技術發展迫切需要解決的關鍵技術之一。本項目採用理論分析、有限元數值模擬與實驗研究相結合的方法對船用彎管成形機理及最優工藝參數預測進行深入研究。基於塑性變形理論建立船用彎管繞彎過程的力學模型；採用有限元數值模擬的方法，研究管子幾何參數（內徑、外徑、相對彎曲半徑、相對壁厚）、材料物性參數、工藝參數（彎矩、彎曲速度、助推力、摩擦係數、彎曲角）和模具槽型對管子成形質量、回彈及伸長的影響規律；基於能量法確定外側破裂、內側失穩起皺、斷面形狀畸變、外壁減薄等成形極限的判斷方法；利用神經網路建立工藝參數智慧型預測模型，對彎管加工工藝參數（彎矩、彎曲速度、助推力）進行最最佳化預測。該研究將對發展彎管精確成形理論具有重要的科學意義。

結題摘要

在船舶製造業，需要的彎管數量大、品種多、加工精度要求較高，提高管材的加工質量和加工效率對縮短船舶建造周期和降低生產成本有著十分重要的意義。項目以船舶行業常用的管材為研究對象，分析了彎管受力情況，建立了彎管理論力學模型。通過對有限元分析中關鍵技術的處理，建立了彎管有限元模型。採用理論分析、有限元數值模擬與實驗研究相結合的方法對船用彎管成形機理進行了系統的研究，揭示了相對彎曲半徑、相對壁厚、助推力、材料性能、彎矩對管材成形質量及彎曲角、彎曲半徑、彎曲速度等因素對彎管回彈的影響規律。以先進的神經網路技術為基礎，利用改進後的BP網路算法，建立彎管機智慧型控制系統模型。將解析計算、數值模擬和實驗獲得的數據作為神經網路訓練的訓練樣本和檢驗樣本，進行網路訓練。通過訓練好的神經網路對主要加工工藝參數彎矩和助推力進行智慧型預測。採用虛擬正交試驗的最佳化方法，通過對正交試驗的設計、數據分析、方差分析等主要過程計算，最佳化了彎曲成形加工工藝參數。採用能量法確定了內側失穩起皺、斷面形狀畸變、外壁減薄等成形極限的判斷方法。本項目的研究將對發展船用彎管精確成形理論具有重要的科學意義。