第41卷第12期 Vol. 41No. 12
材料与成形性能
假压技术
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
基于数值模拟和遗传算法的粉未材料参数反求
段文，郎利辉，王刚，黄西娜，刘嘉杰
（北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191）
2016年12月 Dec.2016
摘要：提出一种基于试验、有限元模拟以及优化算法的反向求解过程来得到2A12铝合金粉末材料本构参数的方法。利用热等效应，各个方向上的收缩率有一定差异，成形零件的儿何形状与最初并不相似；利用环形件进行模型验证，优化参数后进行数值模拟结果和实际测量结果的相对误差，与直接利用原始参数进行数值模拟结果和实际测量结果的相对误差相比，有明显降低。
关键词：2A12铝合金粉末；屈届服准则；遗传算法；热等静压成形；反向计算方法 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2016. 12. 023
中图分类号：TF124
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2016）12-0131-07
Inversemethodofpowdermaterialparametersbasedonnumerical
simulation and genetic algorithm
Duan Wen, Lang Lihui, Wang Gang, Huang Xina, Liu Jiajie
( School of Mechanical Engineering and Automation, Beihang University, Beijing 100191, China)
Abstract : An inverse method on powder material parameters was put forward based on experiment, simulation and optimization algorithm of the inverse solution process. Then, specimens were made by hot isostatic pressing equipment, and some geometric parameters were measured. Furthermore, the hot isostatic pressing process for powder material 2A12 was numerically simulated by Shima model in the MSC. Marec, and some of the parameters in the constitutive description were optimized and adjusted by Genetic Algorithm ( GA). The re-sults show that due to the shield effect of capsule, there are various shrinking ratios in different directions, so the final part is not similar with the original one. With the verification of circle specimen, the results show that the relative error between the simulated results and measured results decreases significantly comparing with the one only using original parameters.
Key words : powder 2A12; yield criterion; Genetic Algorithm ( GA) ; hot isostatic pressing; inverse calculation method
在粉末成形领域，热等静压工艺作为一种先进的近净成形方法，与传统成形技术相比具有明显优势[1]，图1为热等静压成形过程示意图。然而，粉末热等静压成形是非常复杂的非线性过程[2)，成形过程难以应用数学解析方法进行求解。自前，在实际生产应用当中，为了确定模具尺寸，往往采用重复试验方法解决。这种方法成本十分高昂、工作量大且费时费力[3]。为了加快获取模型参数的进程并
收稿日期：20160524；修订日期：20160821 基金项目：国家科技重大专项（2014ZX04002041）作者筒介：段文（1991-），男，额土研究生 E-mail: duanwen@ buaa. eda en
通讯作者：邱利辉（1970-），男，博士，教授，博士生导师万方数据ail;langebuaa.edu.en
降低成本，可以利用数值模拟加快这一进程(4-6]。在铝合金热等静压的数值模拟分析过程中，为了确保数值计算的准确性，有必要对于铝合金粉末材料本身的参数进行更为精确的描述。然而，获得这些参数的试验条件要求颜高、成本高品、精度相对较差且可靠性很难保证。因此，采用传统标准试验方法得到的力学性能参数进行铝合金粉末热等静压成形过程的数值模拟，其模拟结果与试验结果之间的差异很大[7]
材料参数反向计算技术由于借助强大的仿真计算手段来模拟计算试件变形的宏观量，从而大大放宽了在传统试验中对试件几何尺寸和传承条件的种种限制，可以提高计算精度并能够较好地满足实际的要求。
国内外对于粉末热等静压材料参数优化的研究