鍛壓技術(shù)：基于響應(yīng)面法的柱形殼內(nèi)高壓脹形工藝優(yōu)化
2023-11-16【作 者】孫志瑩;施正賢;申明廷
【前 言】
近年來，隨著國(guó)家海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)和深?？睖y(cè)要求的提高，潛水器的性能要求也越來越高，作為深海潛水器的重要組成部分，耐壓殼起著承載外部壓力、提供浮力以及保護(hù)內(nèi)部器件等作用。在諸多耐壓殼形狀中，柱形殼由于具有高效的承載作用和空間利用率，被廣泛應(yīng)用于水下裝備柱形殼是一種柱形結(jié)構(gòu)的薄壁件，柱形結(jié)構(gòu)主要包括圓柱形、橢圓柱形等曲線截面構(gòu)型，以及方柱形和異形柱等非曲線截面構(gòu)型[1]。
本文基于Box-Behnken Design設(shè)計(jì)試驗(yàn)，并利用數(shù)值分析軟件模擬相同脹形深度，不同內(nèi)、外圓角半徑、斜邊角度和摩擦因數(shù)組合條件下柱形殼的成形性能，為管坯成形性能的評(píng)價(jià)提供數(shù)值依據(jù)，并采用響應(yīng)面法對(duì)不同內(nèi)、外圓角半徑、斜邊角度和摩擦因數(shù)組合條件下得到的數(shù)值進(jìn)行優(yōu)化，確定最優(yōu)的內(nèi)、外圓角半徑、斜邊角度和摩擦因數(shù)。最后，根據(jù)最優(yōu)的優(yōu)化方案進(jìn)行柱形殼內(nèi)高壓脹形數(shù)值分析，并通過試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。
【結(jié) 論】
（1）基于Box-Behnken Design進(jìn)行響應(yīng)面模型的試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果建立和優(yōu)化響應(yīng)面模型，對(duì)優(yōu)化后的響應(yīng)面模型進(jìn)行了方差分析和相關(guān)性分析，分析了模具肩部傳力區(qū)域內(nèi)圓角半徑、外圓角半徑、斜邊角度和摩擦因數(shù)對(duì)柱形殼最大減薄率的影響，并對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。確定的最佳工藝參數(shù)組合為:內(nèi)圓角半徑為9. 89 mm、外圓角半徑為1 mm、斜邊角度為10. 130 ,摩擦因數(shù)為0. 104，最大減薄率的最優(yōu)預(yù)測(cè)值為5. 368%。
（2）采用最優(yōu)的肩部傳力區(qū)域工藝參數(shù)組合進(jìn)行柱形殼內(nèi)高壓脹形模擬分析和試驗(yàn)，模擬分析的最大減薄率為5. 79%，與最優(yōu)的預(yù)測(cè)值的誤差較小，并且模擬分析與試驗(yàn)的厚度結(jié)果較為吻合，驗(yàn)證了響應(yīng)面模型優(yōu)化的可靠性和模擬分析的準(zhǔn)確性。
以下是正文：
