[發(fā)明專利]一種金屬異質(zhì)板料無鉚釘鉚接接頭性能優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011354972.2
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112733393B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李奇涵;韓小亨;高嵩;馬風(fēng)雷;徐傳偉;王寶中;孟楷博;孫熒力;趙慶明;何童貴
• 申請（專利權(quán)）人: 長春工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F111/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種金屬異質(zhì)板料無鉚釘鉚接接頭性能優(yōu)化方法，包括以下步驟：步驟1：對結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)進行數(shù)字化；步驟2：定義樣本空間，進行拉丁超立方抽樣試驗；步驟3：進行接頭成形及性能試驗，在仿真中模擬無鉚釘鉚接成形過程，判斷仿真的計算精度是否滿足要求；步驟4：建立Kriging代理模型并檢驗預(yù)測精度，若滿足要求，進入步驟5，否則轉(zhuǎn)到步驟2；步驟5：將Kriging代理模型預(yù)傳入遺傳算法中，全局搜索得到pareto最優(yōu)解集；步驟6：從符合條件的解集中隨機地選取一個解，進行接頭成形及性能試驗，若最大抗拉力抗剪力均大于步驟3的試驗結(jié)果，優(yōu)化成功，否則再選取一個解，直到滿足為止，若都不滿足，轉(zhuǎn)到步驟2。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于板料連接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬異質(zhì)板料無鉚釘鉚接接頭性能優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

無鉚釘鉚接是利用鉚接模具使待鉚接板料發(fā)生彈塑性變形，板料流動到凹模的凹槽內(nèi)，構(gòu)建出鎖緊結(jié)構(gòu)，進而形成有效連接的連接技術(shù)，這種連接方式具有無熱輸入、自動化程度高、工序簡單等優(yōu)點，在板料連接方面得到了越來越多的應(yīng)用，如汽車天窗的骨架連接，然而，無鉚釘鉚接過程中，由于金屬異質(zhì)板料流變特性的差異，不合理的結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)選取會導(dǎo)致成形后無鉚釘鉚接接頭力學(xué)性能不佳，甚至失效。傳統(tǒng)的無鉚釘鉚接過程結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)選取依賴設(shè)計者的經(jīng)驗和有限元仿真，即設(shè)計者通過反復(fù)地修改仿真模型、試模來確定能夠保證接頭力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)，上述的方法和經(jīng)濟成本比較高，無法滿足現(xiàn)代制造業(yè)的要求，同時異質(zhì)板料的無鉚釘鉚接是個復(fù)雜工藝過程，多種因素相互作用，即在同一時刻選取到最優(yōu)的結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)的組合幾乎不可能，綜上，依靠設(shè)計者的經(jīng)驗和有限元仿真模擬難以高效地確定出合適的結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)，因此設(shè)計者需要尋找一種能縮短設(shè)計周期、減少設(shè)計成本且保證無鉚釘鉚接接頭力學(xué)性能的優(yōu)化方法。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為解決實際工程中的金屬異質(zhì)板料無鉚釘接頭力學(xué)優(yōu)化的問題，本文提出一種金屬異質(zhì)板料無鉚釘鉚接接頭性能優(yōu)化方法，包括以下步驟：

步驟1：對金屬異質(zhì)板料無鉚釘鉚接結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)進行數(shù)字化，設(shè)計相應(yīng)變量；

步驟2：定義樣本空間，進行拉丁超立方抽樣試驗；

步驟3：進行金屬異質(zhì)板料的無鉚釘鉚接試驗及接頭性能測試試驗，并用試驗中的結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)在ABAQUS中仿真模擬無鉚釘鉚接成形過程，試驗與仿真的接頭截面關(guān)鍵尺寸進行對比；

步驟4：建立Kriging代理模型，并通過試驗和ABAQUS有限元仿真模擬兩個尺度檢驗?Kriging代理模型的預(yù)測精度；

步驟5：將Kriging代理模型預(yù)傳入遺傳算法中，全局搜索得到pareto最優(yōu)解集；

步驟6：從pareto最優(yōu)解集中，選取符合條件的解集，進行金屬異質(zhì)板料無鉚釘鉚接接頭成形以及性能實驗。

進一步的，所述步驟1具體為：無鉚釘鉚接接頭關(guān)于中心線軸對稱，在CAD中畫出二維的軸對稱模型，定義影響接頭尺寸t_n、t_u的結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)主要為：凸模半徑(X₁)、凹模半徑(X₂)、凹模深度(X₃)、凹槽寬度(X₄)、沖程(X₅)。

進一步的，所述步驟2具體為：定義設(shè)計空間的下邊界X_low、上邊界X_up，進行M組拉丁超立方抽樣試驗。

進一步的，所述步驟3具體為：根據(jù)試驗中的結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)，在ABAQUS中仿真模擬無鉚釘鉚接成形過程，試驗與仿真的接頭截面的頸厚值、自鎖值、板料最大縫隙進行對比，如果仿真和試驗的誤差過大，則調(diào)整ABAQUS中網(wǎng)格的劃分形式和求解方式。

進一步的，所述步驟4具體為：

包括以下子步驟：