管件电磁缩径成形仿真分析及工艺参数设计

论文摘要

电磁脉冲成形是一种高速率成形方法,利用储能电容放电产生脉冲磁场来成形工件。成形过程涉及到电磁学、塑性动力学和摩擦学等方面的知识,使得该成形过程的工艺参数设计很复杂。本文通过建立管件电磁缩径成形耦合模型,对管件成形的影响因素及工艺参数设计进行了研究。电磁成形过程中,电磁力大小与应力分布状态是影响成形效果的重要因素,研究它们随时间的变化有利于提高工件的成形效果。本文利用有限元软件ANSYS建立电磁场和结构场的耦合模型,分析管件电磁缩径的成形过程,得到管件上电磁力及等效应力的分布状态。本文利用耦合模型研究了在放电能量一定的条件下,放电频率对管件电磁缩径成形性能的影响,并得到最优频率的范围;建立电磁场-温度场的顺序耦合模型,分析了成形过程中焦耳热导致工件温度的变化与放电频率关系。针对电磁成形的工艺参数设计复杂的特点,本文利用正交试验设计方法综合研究放电频率、线圈长度和放电电压三个因子对工件最大位移值的影响。对仿真实验结果进行了极差和方差分析,得到最优工艺参数组合;根据正交试验的结果,学习训练BP神经网络得到最大位移值的预测值。并且预测结果的精度满足要求,为电磁成形工艺参数的设计提供了一种简便低成本的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究基本现状
• 1.3 本文的研究目的、意义及研究内容
• 2 管件电磁成形模拟方法及验证
• 2.1 引言
• 2.2 电磁场-结构场耦合模型
• 2.3 仿真结果验证
• 2.4 本章小结
• 3 放电频率对管件电磁缩径过程的影响
• 3.1 引言
• 3.2 放电频率对管件电磁缩径成形性能的影响
• 3.3 放电频率对管件电磁缩径成形过程中温度变化的影响
• 3.4 本章小结
• 4 电磁成形过程中工艺参数设计
• 4.1 引言
• 4.2 正交试验设计
• 4.3 最大位移值的BP 神经网络模型
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的学术论文