【摘 要】
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定模动辊变截面辊弯成形生产线是一种先进的渐进成形装备。它的出现为高强钢变截面杆类构件制造提供了渐进成形方法。变截面构件以其良好的产品结构载荷综合性能受到行业关注。因此,定模动辊变截面辊弯成形装备动态性能的研究也值得重视。本课题基于多道次定模动辊装备系统的成形过程开展动力学优化的研究,以期获得定模动辊装备系统性能最优设计参数,提高定模动辊装备动力学性能,提高构件制造精度。本文以分析多道次定模动辊变截
【基金项目】
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国家自然基金项目:先进高强钢应力适应型构件定模动辊制造装备系统动力学研究,项目编号:5177051995;
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定模动辊变截面辊弯成形生产线是一种先进的渐进成形装备。它的出现为高强钢变截面杆类构件制造提供了渐进成形方法。变截面构件以其良好的产品结构载荷综合性能受到行业关注。因此,定模动辊变截面辊弯成形装备动态性能的研究也值得重视。本课题基于多道次定模动辊装备系统的成形过程开展动力学优化的研究,以期获得定模动辊装备系统性能最优设计参数,提高定模动辊装备动力学性能,提高构件制造精度。本文以分析多道次定模动辊变截面辊弯成形机的结构以及运动机理入题,结合已经建立的定模动辊装备系统动力学模型,开展针对装备系统动态参数数值求解的研究。为求解高耦合、多参数复杂机电系统微分方程组,分析了适用于求解该方程的数值算法,并选用4阶Runge-kutta法通过计算机数值软件MATLAB进行编程求解,同时以QP980板材的成形过程为实验对象进行成形实验,最后将数值求解结果与实验结果进行比对分析,验证了计算结果的正确性。为获得定模动辊装备系统的成形过程动态特性优化参数,采用群体智能优化算法对该装备机电系统参数进行优化设计。为提高效率,对标准的量子粒子群优化算法提出了两种改进策略,分别为基于改变粒子势阱方程的异步寻优策略与基于距离权重系数动态改变粒子收缩扩张系数策略,改进后通过三个典型的测试函数对算法性能进行测试,验证了算法改进的有效性。对定模变截面辊弯成形机的制造过程进行动力学优化,提出以X向运动动态响应加速度最大绝对值为目标函数,选择改进后的量子粒子群优化算法进行动力学优化,获得了五个道次的定模动辊装备系统的性能参数的最优结果。优化后机架X向运动过程的加速度最大值减少了23%,定模动辊装备系统的稳定性显著提高,同时也证明了本文所设计的定模动辊机电系统动力学优化方法可行,能够为装备研发提供理论依据,所得结果具有工程应用价值。
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