基于多岛遗传算法的圆环镦粗测试方法优化.pdf

第G21 G22卷第G23期G24 G25 G26G27 G21 G22 G28 G29 G25 G27 G23G28G21 G22 G23 G24 G25G26 G24 G27 G28 G29 G2A G2B G2C G25G26 G24 G29 G2D G2E G2F G26 G22 G30 G22 G24 G31G22 G2A G2B G2C年G23月G2D G2E G2F G22 G2A G2B G2CG28G28G21 G21 G21 G21 G21 G21G21G21G21G21G21G21G21G21G22G22G22G22摩擦与润滑基于多岛遗传算法的圆环镦粗测试方法优化殷G28强G21胡成亮G21赵G28震G21上海交通大学模具G31 G32 G33国家工程研究中心G22上海G22 G2A G2A G2A G34 G2A G24摘要G21圆环镦粗法是塑性成形中常用的摩擦因子测试方法G22圆环试样尺寸直接影响测试的灵敏度G25以两种摩擦条件下内径变化量的差值作为目标G22基于有限元模拟采用多岛遗传算法进行圆环试样尺寸的优化G22优化结果比例为G34 G2A G73G2B G34 G73G23 G22与经典尺寸比例G21 G36 G73G34 G73G22 G24相比G22内径变化量的差值提高了G21 G2C G27 G34 G2B G35 G25在此基础上G22将优化尺寸与经典尺寸比例作进一步对比G22从等效应变场G27金属流线分布G27接触正压力以及标定曲线等结果G22分析了优化尺寸比例的优势G25根据优化的试样尺寸比例G22开展了相关的实际测试工作G22测出G34种不同润滑剂的摩擦因子G22证实优化方案的可用性G25关键词G21圆环镦粗法G23多岛遗传算法G23离散程度G23标定曲线G23摩擦因子G21 G22 G23 G26 G24 G25 G26 G24 G27 G27 G27 G25 G28 G29G26 G2AG2B G2B G2C G26 G24 G25 G25 G25 G2DG27 G2E G2F G25 G26 G30 G25 G24 G31 G26 G25 G32 G26 G25 G30 G25中图分类号G21 G33 G34 G27 G24 G35 G36 G36 G36文献标识码G21 G37 G36 G36 G36文章编号G21 G24 G25 G25 G25 G2DG27 G2E G2F G25 G22 G30 G25 G24 G31 G23 G25 G32 G2DG25 G24 G25 G38 G2DG25 G32G22 G43 G44G2AG4B G2AG55 G3A G44G2AG3E G2C G3E G2C G3F G2AG2C G40 G41 G3E G4B G43 G3F G42 G2B G2B G2AG3E G2C G44G42 G2B G44 G46 G3A G2B G42 G3B G3E G2C G4B G45 G3CG44G2AG2DG2AG2B G3CG3A G2C G3B G40 G42 G2C G42 G44G2AG41 G3A G3CG40 G3E G3F G2AG44G4F G4BG37 G3BG38 G40 G3BG2E G38 G39 G22 G5B G3D G31 G3C G43 G38 G39 G26G3BG2E G38 G39 G22 G3E G3C G2E G25 G3E G3C G43 G38G21 G29 G2E G41G3BG25 G38 G2E G26 G42 G38 G39 G3BG38 G43 G43 G44G3BG38 G39 G45 G43 G46 G43 G2E G44G47 G3C G31 G43 G38 G41G43 G44 G25 G48 G33 G3BG43 G49 G2D G25 G26G4A G31 G32 G33 G22 G4B G3C G2E G38 G39 G3C G2E G3B G4C G3BG2E G25 G4D G25 G38 G39 G4E G38 G3BG4F G43 G44G46 G3BG41G2F G22 G4B G3C G2E G38 G39 G3C G2E G3B G22 G2A G2A G2A G34 G2A G22 G31 G3C G3BG38 G2E G24G37 G46 G2B G44G3F G3A G41 G44 G26 G4D G3C G43 G44G3BG38 G39 G47 G25 G54 G56 G44G43 G46 G46 G3BG25 G38 G41G43 G46 G41 G3BG46 G2E G47 G25 G54 G54 G25 G38 G54 G43 G41G3C G25 G4A G41G25 G54 G43 G2E G46 G3D G44G43 G48G44G3BG47 G41G3BG25 G38 G48G2E G47 G41G25 G44 G22 G2E G38 G4A G41G3C G43 G39 G43 G25 G54 G43 G41G44G3BG47 G4A G3BG54 G43 G38 G46 G3BG25 G38 G25 G48 G41G3C G43 G44G3BG38 G39 G4A G3BG44G43 G47 G41G26G2F G2E G48G59G48G43 G47 G41G43 G4A G41G3C G43 G46 G43 G38 G46 G3BG41G3BG4F G3BG41G2F G25 G48 G41G3C G43 G41G43 G46 G41G3BG38 G39 G54 G43 G41G3C G25 G4A G30 G4D G2E G60 G3BG38 G39 G41G3C G43 G4A G3BG48G48G43 G44G43 G38 G47 G43 G25 G48 G41G3C G43 G4F G2E G44G3BG2E G41G3BG25 G38 G51 G43 G41G5A G43 G43 G38 G3BG38 G38 G43 G44 G4A G3BG2E G54 G43 G41G43 G44G46 G3D G38 G4A G43 G44 G41G5A G25 G4A G3BG48G48G43 G44G43 G38 G41 G48G44G3BG47 G41G3BG25 G38 G2E G26G47 G25 G38 G4A G3BG41G3BG25 G38 G46 G2E G46 G41G3C G43 G39 G25 G2E G26 G22 G41G3C G43 G39 G43 G25 G54 G43 G41G44G3BG47 G4A G3BG54 G43 G38 G46 G3BG25 G38 G25 G48 G41G3C G43 G44G3BG38 G39 G5A G2E G46 G25 G56 G41G3BG54 G3BG57 G43 G4A G51 G2E G46 G43 G4A G25 G38 G54 G3D G26G41G3B G5C G3BG46 G26G2E G38 G4A G39 G43 G38 G43 G41G3BG47 G2E G26G39 G25 G44G3BG41G3C G54 G2E G38 G4A G53 G42 G2D G46 G3BG54 G3D G26G2E G41G3BG25 G38 G22G2E G38 G4A G41G3C G43 G44G2E G41G3BG25 G25 G48 G41G3C G43 G25 G56 G41G3BG54 G3BG57 G43 G4A G46 G47 G3C G43 G54 G43 G5A G2E G46 G34 G2A G73G2B G34 G73G23 G30 G5B G25 G5A G43 G4F G43 G44 G22 G47 G25 G54 G56 G2E G44G43 G4A G5A G3BG41G3C G41G3C G43 G41G44G2E G4A G3BG41G3BG25 G38 G2E G26 G46 G47 G3C G43 G54 G43 G21 G36 G73G34 G73 G22 G24 G22 G41G3C G43 G4A G3BG48G48G43 G44G43 G38 G47 G43 G25 G48 G41G3C G43 G3BG38 G38 G43 G44G4A G3BG2E G54 G43 G41G43 G44 G4F G2E G44G3BG2E G41G3BG25 G38 G3BG38 G47 G44G43 G2E G46 G43 G4A G51 G2F G21 G2C G27 G34 G2B G35 G30 G63 G2E G46 G43 G4A G25 G38 G41G3C G43 G3BG54 G56 G44G25 G4F G43 G54 G43 G38 G41 G22 G2E G48G3D G44G41G3C G43 G44 G47 G25 G54 G56 G2E G44G3BG46 G25 G38 G51 G43 G41G5A G43 G43 G38 G41G3C G43 G25 G56 G41G3BG54 G3BG57 G43 G4A G46 G47 G3C G43 G54 G43 G2E G38 G4A G41G3C G43 G41G44G2E G4A G3BG59G41G3BG25 G38 G2E G26 G46 G47 G3C G43 G54 G43 G5A G2E G46 G47 G25 G38 G4A G3D G47 G41G43 G4A G48G44G25 G54 G41G3C G43 G44G43 G46 G3D G26G41G46 G25 G48 G41G3C G43 G43 G55 G3D G3BG4F G2E G26G43 G38 G41 G46 G41G44G2E G3BG38 G48G3BG43 G26G4A G46 G22 G4A G3BG46 G41G44G3BG51 G3D G41G3BG25 G38 G46 G25 G48 G54 G43 G41G2E G26 G46 G41G44G43 G2E G54 G26G3BG38 G43 G22 G38 G25 G44G54 G2E G26 G56 G44G43 G46 G46 G3D G44G43 G46 G2E G38 G4A G47 G2E G26G3BG59G51 G44G2E G41G3BG25 G38 G47 G3D G44G4F G43 G46 G22 G2E G38 G4A G41G3C G43 G2E G4A G4F G2E G38 G41G2E G39 G43 G46 G25 G48 G41G3C G43 G25 G56 G41G3BG54 G3BG57 G43 G4A G46 G47 G3C G43 G54 G43 G5A G43 G44G43 G2E G38 G2E G26G2F G57 G43 G4A G30 G53 G3BG38 G2E G26G26G2F G22 G2E G47 G47 G25 G44G4A G3BG38 G39 G41G25 G41G3C G43 G25 G56 G41G3BG54 G3BG57 G43 G4A G39 G43 G25 G54 G43 G41G44G3BG47 G4A G3BG54 G43 G38 G46 G3BG25 G38 G22 G41G3C G43G56 G44G2E G47 G41G3BG47 G2E G26 G43 G58 G56 G43 G44G3BG54 G43 G38 G41 G5A G2E G46 G2E G26G46 G25 G47 G2E G44G44G3BG43 G4A G25 G3D G41 G5A G3BG41G3C G41G3C G44G43 G43 G48G44G3BG47 G41G3BG25 G38 G48G2E G47 G41G25 G44G46 G54 G43 G2E G46 G3D G44G43 G4A G3D G38 G4A G43 G44 G4A G3BG48G48G43 G44G43 G38 G41 G26G3D G51 G44G3BG47 G2E G41G3BG38 G39 G47 G25 G38 G4A G3BG41G3BG25 G38 G46 G30 G4D G3C G43 G44G43 G46 G3D G26G41 G46 G3C G25 G5A G46 G41G3C G2E G41G41G3C G3BG46 G41G43 G46 G41G3BG38 G39 G54 G43 G41G3C G25 G4A G3BG46 G48G43 G2E G46 G3BG51 G26G43 G30G47 G42 G48 G49 G3E G3F G3B G2B G26 G44G3BG38 G39 G47 G25 G54 G56 G44G43 G46 G46 G3BG25 G38 G41G43 G46 G41 G23 G54 G3D G26G41G3BG59G3BG46 G26G2E G38 G4A G39 G43 G38 G43 G41G3BG47 G2E G26G39 G25 G44G3BG41G3C G54 G23 G4A G3BG46 G47 G44G43 G41G43 G4A G43 G39 G44G43 G43 G23 G47 G2E G26G3BG51 G44G2E G41G3BG25 G38 G47 G3D G44G4F G43 G23 G48G44G3BG47 G41G3BG25 G38 G48G2E G47 G41G25 G44收稿日期G21 G22 G2A G2B G36 G5C G2B G22 G5C G2A G23 G23修订日期G21 G22 G2A G2B G2C G5C G2A G2B G5C G2A G5D基金项目G21国家自然科学基金资助项目G21 G23 G2B G21 G2C G23 G22 G5D G21 G24作者简介G21殷G28强G21 G2B G5D G5D G2B G5C G24 G22男G22硕士研究生G4A G2DG4B G3A G2AG3C G26 G55 G3BG2E G38 G39 G57 G3BG5E G46 G5FG41G3D G27 G43 G4A G3D G27 G47 G38通讯作者G21胡成亮G21 G2B G5D G62 G2A G5C G24 G22男G22博士G22副研究员G4A G2DG4B G3A G2AG3C G26 G47 G26G3C G3D G5E G46 G5FG41G3D G27 G43 G4A G3D G27 G47 G38G28 G28圆环镦粗法是一种用于测定锻造成形摩擦系数的方法G22由G50 G3D G38 G25 G39 G3B G2DG28 G2B G29于G2B G5D G23 G21年提出G22因其使用简单一直沿用至今G28 G22 G5C G34 G29G25测试过程中G22圆环试样在平面模具压缩后G22内径随摩擦条件不同而发生不同的变化G22摩擦因子较小时内径扩张G22摩擦因子较大时内径变小G25 G2D G2E G26G43 G32 G4D等G28 G21 G29以实验数据为基础绘制了第G2B套标定曲线G22并指出较小的试样尺寸不适用于温热锻成形过程的摩擦系数测定G22因为中间热量损失严重G25随后G2D G2E G26G43 G32 G4D等G28 G23 G29和G61 G3BG43 G44G44G43 G24 G33等G28 G36 G29采用数学解析的方法来构建理论标定曲线G22发现试样尺寸比例直接影响理论解析的精度G22从而影响标定曲线的精度G23尺寸比例G36 G73G34 G73G2B的实验结果与理论解析解之间的误差较小G25 G45 G2E G25 G50 G61等G28 G2C G29使用G34种不同材料在相同润滑条件下进行实测G22与经典尺寸比例G36 G73G34 G73G22相比G22采用尺寸比例G36 G73G34 G73G2B试样测得的摩擦系数偏小G25李鹏等G28 G62 G29采用经典的G36 G73 G34 G73 G22比例的圆环G22研究表面粗糙度对冷锻摩擦因子的影响规律G25沈文涛等G28 G5D G29采用经典比例G36 G73G34 G73G22的圆环G22采用圆环镦粗方法G22测试了G2C G2A G2C G23铝合金高温变形的摩擦系数G25在圆环镦粗法发展历程中G22除了经典比例的圆环G22也出现过很多不同的尺寸比例G22如G21 G73G22 G73G2BG28 G2B G2A G29G27 G22 G2A G73G2B G2A G73G2CG28 G2B G2B G29等G25虽然不同尺寸比例的试样都能够测得相应的摩万方数据G28G28擦系数G66因子G22但哪个尺寸比例对摩擦条件更为敏感G22相关的研究较少G25遗传算法常用于优化搜索G22最早由G5B G25 G26G26G2E G38 G4A G4CG5BG28 G2B G22 G29于G2B G5D G2C G23年提出G22其步骤包括编码G27产生初始群体G27评估适应度函数G27选择算子以及交叉G27变异和迭代G28 G2B G34 G29G25 G31 G3C G3D G38 G39 G4C G4B等G28 G2B G21 G29采用遗传算法以G5B形锻件为例G22优化锻模形状以获得锻件的均匀温度分布G25G61 G25 G3D G44G46 G3BG38 G2E G2D等G28 G2B G23 G29利用遗传算法对预锻毛坯形状进行优化G22以避免锻造中的折叠缺陷G25 G32 G26G3BG54 G3BG44G57 G2E G26G25 G25 G24等G28 G2B G36 G29以叶片锻造为研究对象G22通过遗传算法优化预成形形状及终锻分模线的位置G22实现了减少飞边G27应变均匀以及降低错模力等目标G25可以看出G22遗传算法已广泛用于锻造工艺过程优化G22并取得了有益效果G25基于上述背景G22本文以提高圆环镦粗过程对摩擦条件的敏感度为目标G22将圆环试样尺寸参数作为设计变量G22基于有限元模拟计算采用遗传算法进行优化设计G22获得了一组具有高度敏感性的尺寸参数G25在此基础上G22从金属流线分布G27等效应变分布G27接触压力以及标定曲线等方面G22将优化方案与经典方案进行对比分析G25最后G22进行了实际实验测试G22验证了优化方案的可用性G25G2B G28优化设计G24 G26 G24 G36实验设计根据文献G22将圆环试样的外径G43 G27内径G4B与高度G56等主要尺寸定义为设计变量G22如图G2B所示G25其相应的变量范围G26 G43 G6D G22 G2A G6B G34 G2A G54 G54 G22 G4B G6D G2B G34 G6B G2B G23 G54 G54和G56 G6D G23 G6B G62 G54 G54 G25拉丁超立方是一种高效的实验设计方法G28 G2B G2C G29G22本次采用拉丁超立方取样方法获得G2B G2B个样本G22并增加根据G34种传统比例G21 G36 G73G34 G73G22G28 G21 G29G27 G36 G73G34 G73G2BG28 G36 G29与G21 G73G22 G73G2BG28 G2B G2A G29G24设计的样本G22以丰富优化问题的样本空间G22如表G2B所示G25图G2B G28圆环压缩试样关键部分尺寸G53 G3BG39 G27 G2B G28 G50 G43 G2F G56 G2E G44G2E G54 G43 G41G43 G44G46 G25 G48 G5A G25 G44G60 G56 G3BG43 G47 G43 G3BG38 G44G3BG38 G39 G47 G25 G54 G56 G44G43 G46 G46 G3BG25 G38 G41G43 G46 G41G46G24 G26 G30 G36优化目标优化目标是为了提高圆环镦粗测试方法对摩擦条件的敏感度G25为了描述这种敏感度G22将压下量为表G24 G36综合的样本空间G33 G3A G46 G3CG42 G24 G36 G23 G2C G44G42 G40 G3F G3A G44G42 G3B G2B G3A G4B G43 G3CG42 G2B G43 G3A G41 G42序号外径G43 G66 G54 G54内径G4B G66 G54 G54高度G56 G66 G54 G54优化指标G2AG2B G2B G22 G2A G27 G2A G2B G2B G34 G27 G2A G23 G27 G62 G2A G27 G36 G62 G2BG22 G2B G22 G2B G27 G2A G2B G2B G34 G27 G22 G62 G27 G22 G2A G27 G36 G23 G36G34 G2B G22 G22 G27 G2A G2B G2B G23 G27 G2A G2C G27 G21 G2A G27 G36 G2B G23G21 G2B G22 G34 G27 G2A G2B G2B G21 G27 G2A G5D G27 G2A G2A G27 G36 G62 G36G23 G2B G22 G21 G27 G2A G2B G2B G21 G27 G62 G23 G27 G2A G2A G27 G2C G23 G22G36 G2B G22 G23 G27 G2A G2B G2B G34 G27 G62 G36 G27 G36 G2A G27 G62 G21 G36G2C G2B G22 G36 G27 G2A G2B G2B G21 G27 G22 G2C G27 G2A G2A G27 G5D G2A G2AG62 G2B G22 G2C G27 G2A G2B G2B G21 G27 G21 G23 G27 G21 G2A G27 G5D G22 G36G5D G2B G22 G62 G27 G2A G2B G2B G34 G27 G21 G36 G27 G22 G2B G27 G2A G2C G21G2B G2A G2B G22 G5D G27 G2A G2B G2B G34 G27 G36 G2C G27 G62 G2B G27 G2A G23 G2CG2B G2B G2B G34 G2A G27 G2A G2B G2B G21 G27 G36 G62 G27 G36 G2A G27 G5D G62 G23G2B G22 G21 G36 G73G34 G73G22 G24 G2B G22 G36 G27 G2A G2B G2B G34 G27 G2A G62 G27 G2C G2A G27 G5D G2B G2CG2B G34 G21 G36 G73G34 G26 G2B G24 G2B G34 G2A G27 G2A G2B G2B G23 G27 G2A G23 G27 G2A G2B G27 G2A G21 G2BG2B G21 G21 G21 G73G22 G73G2B G24 G2B G22 G36 G27 G2A G2B G2B G34 G27 G2A G36 G27 G23 G2A G27 G5D G62 G22G23 G2A G35的条件下G22摩擦条件恶劣G21 G3D G6D G2B G27 G2A G24与无摩擦状态G21 G3D G6D G2A G27 G2A G24时圆环内径的相对变化量间的差值定义为优化指标G26G2A G26 G21 G4BG3CG25 G21 G4BG26G21 G2B G24式中G26 G21 G4BG3C为摩擦因子G2B G27 G2A时的内径相对变化量G23G21 G4BG26为摩擦因子G2A G27 G2A时的内径相对变化量G25G2A值越大G22即两种摩擦条件下试样内径变化量的差值越大G22表明对应设计方案对摩擦越敏感G22从而可以提高其对实际摩擦与润滑条件的辨识度G25在确定G2A值时G22将每个设计方案进行有限元模拟G22分别提取计算摩擦因子G2B G27 G2A和G2A G27 G2A时的内径相对变化量G22并求差值G25G24 G26 G27 G36优化算法与普通遗传算法相比G22多岛遗传算法的计算精度更高G22更容易获取全局最优解G28 G2B G62 G29G25算法具体实现过程是G26首先G22将目标函数G2D G2E G58 G28 G2A G29映射为适应度函数G22用二进制码串联的方式描述各个方案G23其次G22在设计变量定义的范围内随机生成一个初始解G22随后进行交叉和变异G22适应度较好的方案会遗传至下一代G23然后G22再进行迭代操作G22经过不断的迭代累积优良的遗传因子G22提高适应度函数G22获得最优解G25本次优化采用多岛遗传算法G22将每组方案的优化参数G21 G43 G27 G4B与G56 G24及优化指标G21 G2A G24导入到G3BG4B G3BG39 G3C G41中完成优化计算G25G24 G26 G2F G36优化结果表G22列出了样本中最差方案G27 G34种传统方案以G5DG2AG2B第G23期殷G28强等G26基于多岛遗传算法的圆环镦粗测试方法优化G28 G28万方数据G28G28及优化方案的对应优化指标G25可以发现G22对于G34种具有不同尺寸比例的传统方案G22其优化指标G2A的差异不大G22最大差值为G2A G27 G2B G22 G21 G22其中经典比例G36 G73 G34 G73 G22的传统方案对应的G2A值最小G22为G2A G27 G5D G2B G2C G25但与最差方案相比G22经典比例方案的优化指标提高了G21 G5D G27 G2A G35 G25经过优化后所得优化方案的优化指标为G2B G27 G34 G5D G2A G22在经典比例方案的基础上提高G23 G2B G27 G36 G35 G22提升效果显著G25优化后的最佳尺寸组合为外径G2B G34 G2A G54 G54 G27内径G2B G2B G34 G54 G54与高度G23 G54 G54 G22其对应尺寸比例为G34 G2A G73G2B G34 G73G23 G25表G30 G36不同方案的比较G33 G3A G46 G3CG42 G30 G36 G4C G3E G4B G43 G3A G3F G2AG2B G3E G2C G3E G3D G3B G2AG3DG3DG42 G3F G42 G2C G44 G2B G41 G4F G42 G4B G42 G2B方案序号外径G43 G66 G54 G54内径G4B G66 G54 G54高度G56 G66 G54 G54 G2A最差方案G34 G2B G22 G22 G27 G2A G2B G2B G23 G27 G2A G2C G27 G21 G2A G27 G36 G2B G23传统方案G2B G22 G21 G36 G73G34 G73G22 G24 G2B G22 G36 G27 G2A G2B G2B G34 G27 G2A G62 G27 G2C G2A G27 G5D G2B G2CG2B G34 G21 G36 G73G34 G73G2B G24 G2B G34 G2A G27 G2A G2B G2B G23 G27 G2A G23 G27 G2A G2B G27 G2A G21 G2BG2B G21 G21 G21 G73G22 G73G2B G24 G2B G22 G36 G27 G2A G2B G2B G34 G27 G2A G36 G27 G23 G2A G27 G5D G62 G22优化方案G65 G56 G41 G2B G34 G2A G27 G2A G2B G2B G34 G27 G2A G23 G27 G2A G2B G27 G34 G5D G2A图G34 G28 G3D G6D G2A G27 G2A G21 G2E G24和G3D G6D G2B G27 G2A G21 G51 G24时优化方案与传统方案的等效应变比较G53 G3BG39 G27 G34 G28 G31 G25 G54 G56 G2E G44G3BG46 G25 G38 G25 G48 G43 G55 G3D G3BG4F G2E G26G43 G38 G41 G46 G41G44G2E G3BG38 G51 G43 G41G5A G43 G43 G38 G25 G56 G41G3BG54 G2E G26 G46 G47 G3C G43 G54 G43 G2E G38 G4A G41G44G2E G4A G3BG41G3BG25 G38 G2E G26 G46 G47 G3C G43 G54 G43 G5A G3C G43 G38 G3D G6D G2A G27 G2A G21 G2E G24 G2E G38 G4A G3D G6D G2B G27 G2A G21 G51 G24图G22为不同尺寸比例的圆环在压下量为G23 G2A G35 G27摩擦因子分别为G2A G27 G2A与G2B G27 G2A的条件下获得的变形后的几何形状G25可以看出G26摩擦因子为G2A G27 G2A时G22压缩过程中变形均匀G22所有方案的圆环内径一致增大G23摩擦因子为G2B G27 G2A时G22由于接触摩擦阻力的作用G22在圆环的内径与外径处均出现了G2A鼓形G2B G22所有方案的圆环内径在压缩过程中一致缩小G25即不同尺寸比例并未改变圆环镦粗的变形模式G22优化方案的圆环内径在恶劣摩擦条件下接近G2A G22如继续压缩内孔会消失G22和无摩擦条件下的差异最大G25图G22 G28 G3D G6D G2A G27 G2A G21 G2E G24和G3D G6D G2B G27 G2A G21 G51 G24时优化方案与其他方案的变形区几何形状比较G53 G3BG39 G27 G22 G28 G31 G25 G54 G56 G2E G44G3BG46 G25 G38 G25 G48 G39 G43 G25 G54 G43 G41G44G3BG47 G46 G3C G2E G56 G43 G46 G2E G48G41G43 G44 G4A G43 G48G25 G44G54 G2E G41G3BG25 G38 G51 G43 G41G5A G43 G43 G38 G25 G56 G41G3BG54 G2E G26G46 G47 G3C G43 G54 G43 G2E G38 G4A G25 G41G3C G43 G44 G46 G47 G3C G43 G54 G43 G46 G5A G3C G43 G38 G3D G6D G2A G27 G2A G21 G2E G24 G2E G38 G4A G3D G6D G2B G27 G2A G21 G51 G24G22 G28结果与讨论为进一步分析G22将经典比例方案G21 G36 G73G34 G73G22 G24与优化方案的等效应变场和金属流线分布G27接触正压力以及标定曲线等结果进行讨论G25G30 G26 G24 G36等效应变场和金属流线分布图G34为两种方案的圆环下压后的等效应变场G25当摩擦因子为G2A G27 G2A时G22圆环上下表面与模具接触没有摩擦阻碍G22下压后金属沿径向均匀向外流动G22等效应变分布均匀G25但当摩擦因子为G2B G27 G2A时G22圆环上G2AG2BG2B锻G28压G28技G28术G28 G28 G28 G28 G28第G21 G22卷万方数据G28G28下金属表面流动受到摩擦的阻碍G22圆环内部等效应变出现差异G22内表面变形剧烈G25传统方案的最大等效应变出现在圆环心部位置G22而优化方案的最大等效应变出现在圆环内表面附近G22且大应变的区域较大G25优化方案的圆环高度明显小于传统圆环G22受压时坯料沿着径向流动速度更快G22应变更大G25观察试样压缩后的金属流线可知G22优化方案内表面金属流线更加扭曲G22说明受摩擦力影响严重G25两种方案中G22试样在压缩过程中内外表面的金属不断转移至圆环的上下端面G22圆环内表面转移的金属要多于外表面G22内表面的面积扩展程度大于外表面G25优化方案的内径变化更明显G22摩擦敏感度更高G25G30 G26 G30 G36接触正压力图G21为两种方案摩擦因子与凸模正压力之间的关系G25随着摩擦因子的增大G22正压力均不断增加G25当摩擦因子达到G2B G27 G2A时G22传统方案的正压力达到G36 G2C G21 G2D G61 G2E G22而优化方案的正压力达到G2B G21 G2B G2A G2D G61 G2E G22是传统方案的G22 G27 G2B倍G25因此G22优化方案可以更好地模拟锻造过程中正压力水平高的特点G22即优化后圆环镦粗测试方法可以更好地评价锻造成形过程中的摩擦条件G25图G21 G28正压力与摩擦因子的关系G53 G3BG39 G27 G21 G28 G45 G43 G26G2E G41G3BG25 G38 G46 G3C G3BG56 G51 G43 G41G5A G43 G43 G38 G41G3C G43 G38 G25 G44G54 G2E G26 G56 G44G43 G46 G46 G3D G44G43 G2E G38 G4A G48G44G3BG47 G41G3BG25 G38 G48G2E G47 G41G25 G44G46G30 G26 G27 G36标定曲线图G23为优化方案与传统方案的标定曲线G25与传统方案相比G22优化方案的标定曲线的离散程度有明显的提升G25当摩擦为G2A G27 G2A时G22金属的变形不受界面摩擦的影响G22圆环内径量变化一致G25当摩擦为G2A G27 G2B时G22优化方案内径的变化幅度较传统方案已有明显提升G25而当摩擦因子为G2B G27 G2A时G22两种方案内径的变化量已有接近G34 G2A G35的差距G25对比两组标定曲线可以发现G22优化方案的摩擦因子在G2A G27 G2A G6B G2A G27 G21范围的圆环内径变化量已经可以涵盖传统圆环摩擦因子在G2A G27 G2A G6B G2B G27 G2A范围的圆环内径变化量G25且当摩擦因子大于G2A G27 G21时G22优化方案的标定曲线依然较为分散G22区分效果较好G25图G23 G28传统方案与优化方案的标定曲线G53 G3BG39 G27 G23 G28 G31 G2E G26G3BG51 G44G2E G41G3BG25 G38 G47 G3D G44G4F G43 G46 G25 G48 G25 G56 G41G3BG54 G2E G26 G4A G43 G46 G3BG39 G38 G2E G38 G4A G41G44G2E G4A G3BG41G3BG25 G38 G2E G26 G4A G43 G46 G3BG39 G38G34 G28实验验证由上述分析可知G22优化后圆环尺寸在压缩过程中对摩擦因子更为敏感G25以此为基础G22选用钢G2B G62 G31 G33 G21作为原材料G22制备了外径为G2B G34 G2A G54 G54 G27内径为G2B G2B G34 G54 G54以及高度为G23 G54 G54的圆环试样G22实验镦粗前分别对圆环表面进行磷皂化和喷涂聚四氟乙烯处理G25在G21 G2A G2A G2A G60 G29液压机