[發明專利]鈦合金激光彎曲成形零件彎曲角的預測方法

在審

• 申請號: 201510943627.5
• 申請日: 2015-12-16
• 公開（公告）號: CN105414246A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 李淼泉;吳詩惇
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B21C51/00
• 分類號: B21C51/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種鈦合金激光彎曲成形零件彎曲角的預測方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、采用激光對鈦合金板材表面進行掃描輻照處理，測量鈦合金激光彎曲零件的彎曲角；

步驟二、對鈦合金激光彎曲成形時的能量密度I，單位J/mm²、板材寬度b，單位mm、板材厚度t，單位mm和掃描路徑曲率單位mm^-1進行歸一化處理；

步驟三、將鈦合金激光彎曲成形時的能量密度x₁、板材寬度x₂、板材厚度x₃和掃描路徑曲率x₄設為輸入變量，將上述四個輸入變量劃分為大、中、小三個子區間，表示為{UL，UM，US}，彎曲角設為函數輸出值φ，單位°；

步驟四、確定鈦合金激光彎曲成形時能量密度、板材寬度、板材厚度和掃描路徑曲率在三個子區間的隸屬函數分別為，

對于能量密度：UL1(x)=1x>ILexp[-(x-IL)2BI]x≤IL---(1a)]]>

UM1(x)=exp[-(x-(IL+IS)/2)2BI0]---(1b)]]>

US1(x)=1x<ISexp[-(x-IS)2BI]x≥IS---(1c)]]>

對于板材寬度：UL2(x)=1x>bLexp[-(x-bL)2Bb]x≤bL---(2a)]]>

UM2(x)=exp[-(x-(bL+bS)/2)2Bb0]---(2b)]]>

US2(x)=1x<bSexp[-(x-bS)2Bb]x≥bS---(2c)]]>

對于板材厚度：UL3(x)=1x>tLexp[-(x-tL)2Bt]x≤tL---(3a)]]>

UM3(x)=exp[-(x-(tL+tS)/2)2Bt0]---(3b)]]>

US3(x)=1x<tSexp[-(x-tS)2Bt]x≥tS---(3c)]]>

對于掃描路徑曲率：UL4(x)=1x>r‾Lexp[-(x-r‾L)2Br‾]x≤r‾L---(4a)]]>

UM4(x)=exp[-(x-(r‾L+r‾S)/2)2Br‾0]---(4b)]]>

US4(x)=1x<r‾Sexp[-(x-r‾S)2Br‾]x≥r‾S---(4c)]]>

式中，B_j為隸屬函數的方差，I_L、I_S分別為能量密度的最大值和最小值，b_L、b_S分別為板材寬度的最大值和最小值，t_L、t_S分別為板材厚度的最大值和最小值，分別為掃描路徑曲率的最大值和最小值；

步驟五、確定鈦合金激光彎曲成形時能量密度、板材寬度、板材厚度、掃描路徑曲率的模糊規則為，

模糊規則i：如果x₁是UL，x₂是UL，x₃是UL，x₄是UL，

則，輸出函數值yi=p0i+p1ix1+p2ix2+p3ix3+p4ix4---(5a)]]>

模糊規則權值wi=μ1i·μ2i·μ3i·μ4i---(5b)]]>

式中，wⁱ為第i條模糊規則的權值，為第i條模糊規則的權系數；

步驟六、建立鈦合金激光彎曲成形零件彎曲角的數學模型為，

φ=Σi=1m[(μ1i·μ2i·μ3i·μ4i)(p0i+p1ix1+p2ix2+p3ix3+p4ix4)]Σi=1m[μ1i·μ2i·μ3i·μ4i]---(6)]]>

式中，m為模糊規則數，根據模糊區域劃分，m＝3⁴；

步驟七、從鈦合金激光彎曲成形實驗中獲得的能量密度、板材寬度、板材厚度、掃描路徑曲率和彎曲角組合中選取多組數據組合為教師樣本；采用教師樣本對數學模型式(6)進行訓練，當彎曲角的累計誤差小于2％時，確定模糊規則的權系數和模糊規則的權值wⁱ；將確定的模糊規則權系數和模糊規則權值代入式(6)，即為鈦合金激光彎曲成形零件彎曲角的預測模型。