機械設計與制造：基于ELMAN神經(jīng)網(wǎng)絡的橡膠介質復合脹形多通管坯料參數(shù)優(yōu)化
2022-11-16【作 者】陳志忠;劉斌;隗平平
【前 言】
多通管在工業(yè)的用途極為廣泛，是各種中高壓管路中不可缺少的基礎元件之一，在機械、船舶、石化、建筑以及輕工業(yè)等部門被廣泛使用。多通管脹形主要f茂靠材料的塑性性能，在壓力作用下使管坯沿徑向向外擴張的成形工藝。這種力法采用從內部施加壓力，外部采用模具約束來達到成型目的。內部壓力可通過液體、彈性體或塑性體來傳遞。若在軸向壓縮脹形基礎上，另外施加其它變形力或其它脹形工序進行的脹形工藝即為復合脹形。目前采用液壓技術脹形多通管的技術比較成熟，采用聚氨酯橡膠作為傳力介質。下料作為多通管復合脹形的第一道工序，對后續(xù)工序和整個成型效果有著至關重要的作用。由于多通管脹形過程是一種既包含材料非線性(應力與應變之間的非線性)，又有幾何非線性(應變與位移之間的非線性)的復雜力學過程[1]，金屬的塑料流動受模具形狀、摩擦條件和成形工藝等因素影響，坯料工藝參數(shù)的設定一直是—個比較棘手的問題。
目前國內外主要采用經(jīng)驗公式法[2-4]和數(shù)值模擬分析的方法[5-6]來處理初始毛坯的優(yōu)化問題。經(jīng)驗公式方法如等體積法，依據(jù)金屬塑性變形前后體積不變的原則計算坯料的形狀和尺寸，未能考慮材料的變形硬化及摩擦、模具等對變形材料流動的阻力，誤差較大，只適用于初步的估算；而目前基于有限元計算的坯料形狀優(yōu)化療法，大部份僅是利用CAE軟件進行參數(shù)模擬，具有較大的盲目性。人工神經(jīng)網(wǎng)絡由于其非線性特性、自組織、自學習和對輸入數(shù)據(jù)或規(guī)則的高容錯能力，很適合處理趨勢分析、預測和函數(shù)擬合等復雜問題，越來越受到人們的重視，已成為參數(shù)優(yōu)化領域的一種重要優(yōu)化手段[7]。以三通管件為例，探討了反饋型Elman神經(jīng)網(wǎng)絡與有限元分析相結合的方法在橡膠復合脹形多通管坯料參數(shù)預測中的應用。
【結 論】
采用Elman神經(jīng)網(wǎng)絡來構建多通管坯料參數(shù)預測模型。針對典型的三通管件的坯料參數(shù)進行預測優(yōu)化。在通過正交設計和有限元數(shù)值模擬獲取訓練、測試樣本的基礎上，完成預測網(wǎng)絡的建立、訓練和測試，并對坯料參數(shù)進行了預測。預測結果和數(shù)值分析的結果表明利用Elm鋤神經(jīng)網(wǎng)絡進行多通管的坯料參數(shù)優(yōu)化的方法具有可行性和實用性。
以下是正文：
