《複雜形狀葉片精密成形的預鍛形狀拓撲最佳化算法研究》是依託上海交通大學，由陸彬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：複雜形狀葉片精密成形的預鍛形狀拓撲最佳化算法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陸彬
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對傳統預成形設計方法難以對葉片等複雜形狀鍛件進行精確體積預分配的問題，通過在預成形設計中引入拓撲最佳化概念，將拓撲法與三維熱力耦合的數值模擬相結合，推導面向大變形問題的單元處理準則、複雜格線演變的單元映射方法及不規則拓撲模型的光順與簡化算法，從而建立起針對複雜形狀鍛件的預成形拓撲最佳化方法，使材料利用率得以提高、材料的填充更加合理，進而提高葉片的成形質量、降低其生產成本。此外，通過開發獨立最佳化程式並與商用有限元軟體接口，使該預成形設計方法更易於推廣。本項目後期將進行葉片鍛造試驗，對預成形拓撲最佳化算法進行驗證，通過將理論推導、數值模擬及試驗研究相結合，為葉片等複雜形狀鍛件的預成形設計問題提供一套新的解決方案。
結題摘要
針對傳統預成形設計方法難以對葉片等複雜形狀鍛件進行精確體積預分配的問題，本項目通過在預成形設計中引入拓撲最佳化概念，將拓撲最佳化方法與三維熱力耦合的數值模擬相結合，提出了利用拓撲最佳化解決複雜體積成形預成形設計的新方法，通過推導面向大變形問題的單元處理準則、複雜格線演變的單元映射方法及不規則拓撲模型的光順與簡化算法，建立了針對複雜形狀鍛件的預成形拓撲最佳化方法。針對某型葉片鍛造預成形的形狀進行了最佳化設計，使材料利用率顯著提高、材料的填充及材料流動更加合理、材料變形更加均勻。在最佳化算法研究的基礎上，本項目開發了獨立的最佳化程式並與商用有限元軟體實現了對接，建立了包含“實體模型拓撲化、單元退化與再生、幾何外形擬合與重構、數據跟蹤、有限元成形模擬及模型進化”等過程在內的預成形拓撲最佳化設計平台，成功實現了以葉片鍛造為代表的二維模型以及複雜三維模型的預成形拓撲最佳化設計。本項目通過將理論推導、數值模擬及試驗研究相結合，為葉片等複雜形狀鍛件的預成形設計問題提供了一套新的解決方案。
