機(jī)械設(shè)計與制造：基于ELMAN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的橡膠介質(zhì)復(fù)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(chǔ)元件之一，在機(jī)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(kuò)張的成形工藝。這種力法采用從內(nèi)部施加壓力，外部采用模具約束來達(dá)到成型目的。內(nèi)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(chǔ)上，另外施加其它變形力或其它脹形工序進(jìn)行的脹形工藝即為復(fù)合脹形。目前采用液壓技術(shù)脹形多通管的技術(shù)比較成熟，采用聚氨酯橡膠作為傳力介質(zhì)。下料作為多通管復(fù)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(guān)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(yīng)力與應(yīng)變之間的非線性)，又有幾何非線性(應(yīng)變與位移之間的非線性)的復(fù)雜力學(xué)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(shè)定一直是—個比較棘手的問題。
目前國內(nèi)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(jìn)行參數(shù)模擬，具有較大的盲目性。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由于其非線性特性、自組織、自學(xué)習(xí)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(yù)測和函數(shù)擬合等復(fù)雜問題，越來越受到人們的重視，已成為參數(shù)優(yōu)化領(lǐng)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(luò)與有限元分析相結(jié)合的方法在橡膠復(fù)合脹形多通管坯料參數(shù)預(yù)測中的應(yīng)用。
【結(jié) 論】
采用Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建多通管坯料參數(shù)預(yù)測模型。針對典型的三通管件的坯料參數(shù)進(jìn)行預(yù)測優(yōu)化。在通過正交設(shè)計和有限元數(shù)值模擬獲取訓(xùn)練、測試樣本的基礎(chǔ)上，完成預(yù)測網(wǎng)絡(luò)的建立、訓(xùn)練和測試，并對坯料參數(shù)進(jìn)行了預(yù)測。預(yù)測結(jié)果和數(shù)值分析的結(jié)果表明利用Elm鋤神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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：
