航空制造技術(shù)：基于均勻設(shè)計(jì)與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的管材無模軸壓脹形工藝設(shè)計(jì)
2022-09-21【作 者】田仲可
【引 言】
由于塑性成形物理機(jī)理的復(fù)雜性 ，使得試驗(yàn)(包括 實(shí)物試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬)成 為進(jìn)行塑性成形工藝 設(shè)計(jì)的必要手段。 正交設(shè)計(jì)是 目前最 流行 、效果很好 的一種試驗(yàn)優(yōu) 化設(shè)計(jì)技術(shù) ，具有“整齊可 比，均勻分散”的特點(diǎn)。為 了 實(shí)現(xiàn)“整齊可比”，必須保證 任意兩個 因素的全部水平 組合能夠形成一個全 面試驗(yàn)方案。因此 ，正交設(shè)計(jì)的 每個因素的同一水平不可避免地要有一定的重復(fù)，導(dǎo) 致正交試驗(yàn)的次數(shù)至少要等于因素的水平數(shù)的平方。 當(dāng)因素的水平數(shù)較多時 ，正交試驗(yàn)的次數(shù)是相 當(dāng)可觀的 。正交設(shè)計(jì) 的“整齊 可 比”也使得試 驗(yàn) 因素組合 的 “均勻分散”受到一定程度的制約。和正交設(shè)計(jì)相 比， 均勻設(shè)計(jì)【1-2]只考慮 “均勻分 散”這一指標(biāo) ，最大 限度 地提高了試驗(yàn)方案的總體代表性。按照均勻設(shè)計(jì)，每 個 因素的每一水平僅做一次試驗(yàn)。因此 ，均勻試 驗(yàn)的 次數(shù)總是等于因素的水平數(shù)。 塑性成形工藝設(shè)計(jì)涉及 的因素一般較多 ，而且 每 個 因素的具體水平也 比較多。基于偏差 (discrepancy) 的分析表明：當(dāng)試驗(yàn)次數(shù)相同時 ，均勻設(shè)計(jì) 的均勻性要 明顯優(yōu)于正交設(shè)計(jì) 的均勻性 ；當(dāng)兩者 的均勻性基 本相 當(dāng)時 ，均勻試驗(yàn)的次數(shù) 比正交試驗(yàn)的次數(shù) 明顯減少 J。 從降低試驗(yàn)成本 和提高效率的角度考慮 ，均勻設(shè)計(jì)要 比正交設(shè)計(jì)更適合多 因素多水平的復(fù)雜試驗(yàn)方案的優(yōu) 化問題。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本身所 固有 的某些屬性決定 了訓(xùn)練樣本 的質(zhì)量 ，相對于其數(shù)量而言 ，對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 以 及響應(yīng)性能的影響更 為重要 。均勻設(shè)計(jì)的特 點(diǎn)恰恰體 現(xiàn)在試驗(yàn)樣本 的廣泛代表性上。不難理解 ，均勻設(shè)計(jì)對保證和提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本 的質(zhì)量將起到積極的 作用?；谏鲜鲇懻?，本課題以管材無模軸壓脹形的有限元數(shù)值模 擬為研究平臺 ，采用 均勻設(shè) 計(jì)與 BP神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式 ，針對脹形后工件子午向輪廓保凸情況 ，嘗試確定實(shí)現(xiàn)指定的最大脹形處 (周向應(yīng)變 ，厚向應(yīng)變 )所需的內(nèi)壓工藝參數(shù) (p，t)。 管坯的幾何參數(shù)與材料性能參數(shù)見表 1。在 內(nèi)壓 p按圖 1所示的折線模式變化的同時 ，軸向力完成 25mm的壓縮量 。
【結(jié)束語 】
針對管材無模軸壓脹形工藝展開的基于工件成形構(gòu)形約束的成形工藝設(shè)計(jì)表明，采用均勻設(shè)計(jì)與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式 ，有助于提高塑性成形工藝設(shè)計(jì)的主動性和針對性 ，減少傳統(tǒng)試錯 (trial—and—er—ror)方式的被動性和盲目性 ，從而增強(qiáng)對工件最終塑性成形品質(zhì)的預(yù)測能力和控制能力 。
以下是正文：
