1、PDF外文：http:/ 2890 字 出处： nternational Journal of Material Forming, 2009, 2(1): 801-804 在冲压过程中 Pareto 同时控制 细化 和回弹的优化设计方法 Rosa Di Lorenzo1*, Giuseppe Ingarao1, Fabrizio Micari1, Francisco Chinesta2 1Universit di Palermo, Dip. di Tecnologia Meccanica Produzione e Ingegneria Gestionale
2、 Viale delle Scienze-90128 Palermo (Italy) 2 法国国家科学研究中心 LMSP UMR- ENSAM， 151 大道德里 总医院， 75013 巴黎，法国 摘要 ： 在汽车领域中 最相关的研究 课 题之一是 在减少冲压件重量的同时增加其强度 。这样，一个 较强的 的研究工作是开发 能够被广泛利用需要适当回弹控制的 高 强度钢材。在板料成形 过程中 回弹的减少是一个 细化与减少相冲突的 典型的目标。因此，这些问题都可以看作是由相互冲突的 具有多目标特征被考虑 。更重要的是，如今，一个伟大的 研究将集中在诸多中的最优方
3、案 ，而不是一个单一的解决方案 ， 特别是在工业环境。 本文中数据模拟、响应曲面法和帕累托最优解 搜索技术 的 整合 被 应用于以设计一个 DP600 U型通道形状 的 冲压操作。尤其是 对作为设计变量的 摩擦条件与压边力 进行了 优化，以实现两个不同的目标：减少过多的细化和避免由于回弹发生 的 过度 几何扭曲。 关键词 ：金属板冲压 、 变薄 、回弹、 响应面法的多目 标优化 1 简介 在汽车领域 中 最相关的研究议题之一是 研究 在减少冲压件的重量是同时增加其强度 。这些问题导致了材料 的成功 ，如高强度钢（ TRIP,
4、DP 等），它们 是由成形操作后强大的回弹力产生的 1-3。 其中一个主要议题， 板料成形过程中回弹控制问题 ，如今进行了计算机仿真校准 。具体而言，主要问题方面：数值参数标定 4,5；关于本构模型的回弹影响 6工艺参数的影响 7。 金属板材成形 过程中大部分的问题是多目标优化问题，一般由相互冲突的目标来描述 。 在板料成形过程中由矛盾目标描述的最典型优化的例子 是为防止开裂 和回弹 定义的适当工艺参数 。更重要的是， 一个伟大的 研究将集中在诸多中的最优方案 ，而不是一个单一的解决方案 。因此，设计参数标 定，完成所有的目标，是困难的，有时是不成功的。为了克服这一缺点
5、，以 帕累托最优解的搜索技术为基础 的 多目标优化过程中，似乎是一个非常有吸引力的办法来处理板材成形工艺 设计 8,9。 本文中数据模拟、响应曲面法和帕累托最优解 搜索技术 的 整合 被 应用于以设计一个DP600 U 型通道形状 的 冲压操作。尤其是 对作为设计变量的 摩擦条件与压边力 进行了优化，以实现两个不同的目标：减少过多的细化和避免由 于回弹发生 的 过度几何扭曲。 10,11 优化 程序的 步骤包括用于 在设计领域 必要的 变量 数据鉴定 的 中心复合设计（ CCD）应用，然后 收集 由 CCD 所确定的样本 数值模拟（显式隐式），运行和输出 的 数据变量。
6、包括曲面模型的发展的下列步骤解释了最终目标 ， 作为函数设计变量和验证的功能 。 最后， 执行为达到最佳设计变量的帕累拖最优解 。 其最终目的是开发一 种能够识别一种分析过程的加工窗口和减少计算量的 预测工具，特别是 针对多优化技术 或传统的 试错 方法 。 可实施的程序对许多可能的技术方案进行了研究，获得了一系列能够满足不同设计要求的可靠方 案。 2分析过程 所考虑的形成过程是一个旨在获得 S 形 U 型通道 的 典型冲压 （参 考 图 1 被调查过程的 素描） 。一个 15 毫米的高度被考虑在内 。所利用的材料是一种 1mm 厚的 DP -600 高强度
7、钢， 为了进行以下流动 规律 的分析 ，通过在 0方向 开展 拉伸试验 获得 试样 ： =1008 0.169兆帕 。 图 1：分析过程示意图 以下 是 兰克福德的各向异性参数： r0 =0.73； r45 =0.9；r90 =0.93。这个过程 是使用 LS- DYNA 的明码进行的 数值模拟， 和用 LS - DYNA 的隐式求解 进行 随后的 回弹分析 。 这些数 值模型 5 中 根据对以往的经验 ， 利用 一个 在厚度方向上有 9 个集合点的 完整 综合四边形壳单元 ，在特别是， 原始 尺寸为 3mm 和三个层次的几何网格调整策略 被应
8、用 于 数值模拟。 在最后显示的仿真单元总数比 4000高 ；摩擦 的操作 考虑 一 个 库仑 模式 。为了 利用各向同性加工硬化来 考虑材料的各向异性 Barlat-Lian 的本 构模型 12。 为了 在隐式模拟 下 评估回弹实体 即利用 CAD 工具与一个参考目标形状进行比较 。特别是， 计算 这些目标 形状和所得到的形状之间的总偏差 ，（即两个重叠表面 之间的最大 正常的距离）。 3 最优化问题 该考虑的优化问题 是 在最后部分 尽量减少 （为了防止 开裂 ）变薄，同时也尽量减少回弹的发生。因此， 在模型阶段的研究问题上两个目标函数被定义为： t最后部分 测量的
9、最大变薄量 和 d mm这是最后的形状与参考 目标形状的最大偏差。该问题建模还包括设计变量的定义：在被调查的过程中选择两个设计变量，即摩擦系数（ ）和压边力值（ BHFKN） 其实， 与 所分析的目标函数变量 有关的 设计变量 的选择 ， 因为这些变量在表中强烈影响制约力量，在这影响变薄、回弹实体的过程中 。 一旦进行了 优化问题的 建模， 在摘要中提出的工作流程 按照下列步骤 进行 ： 步骤 1.数值模拟 运行的规划是通过适当的实验设计（ DOE）定义来实现的； 步骤 2.数据仿真的发展，根据所设计的 DOE； 步骤 3 运用 DOE 的 .数
10、字数据收集获得薄度（ t%）和回弹量（ d），为确定每个条件 ； 步骤 4.原建模步骤： 作为设计变量的一种功能来描述目标函数，响应面的分析制定 ； 步骤 5.响应精度表面所获得的评价， 运用实际数值通过响应表面的 误差预测 （像关于适当选择设计领域的点的评估的发展） ； 步骤 6. -约束法的应用，以执行一个多目标优化，即以确定最佳 Pareto 解 决方案。 步骤 1 被认为是，中央综合设计（ CCD）的建筑被选定 来设计一系列的实验 /模拟 ，实际上， 为适合 二阶响应面 ，这是最 有利 的做法之一 。特别是，表 1 所示的实验设计是为 两个设计变量 制定的 。 表 1：设计变量的 使用水平 设计变量 DOE 水平
