激光拼焊板焊缝线位置反求优化方法研究

摘要

拼焊板因其自身特性在成形过程中焊缝线不可避免地会发生漂移从而引起焊缝线设计位置与实际位置的偏差，焊缝线偏差会影响板料拼焊板成形性，材料分布，模具表面磨损，薄侧材料收缩起皱等。现阶段对焊缝线偏差的控制主要依赖工艺方案和工艺参数的调整措施，效果有限且有时会影响板料整体成形质量。
　　本文针对拼焊板成形过程焊缝线漂移所导致的成形质量及焊缝线位置偏差等问题进行深入研究，以达到提高焊缝线位置精度、改善板料整体成形质量的目的，主要进行了以下工作:
　　基于网格映射原理反求激光拼焊板焊缝线，合理布置焊缝线初始位置，适当调整工艺参数来控制焊缝线位置精度及整体成形质量，并通过仿汽车门内板模型进行仿真及实物实验验证。结果表明，通过直接反求激光拼焊板焊缝线位置的方法，可以明显提高焊缝线位置精度，改善整体成形质量，以仿汽车门内板模型进行仿真分析及实物实验结果精度较高，验证本方法的科学性。以此方法确定激光拼焊板焊缝线位置可以应用于生产过程，为指导生产具有实际意义。
　　基于网格映射和均匀拉丁方试验方法、遗传算法提出一种对激光拼焊板板料焊缝线位置进行优化的方法。网格映射法确定焊缝线各端点极限位置，从而可得焊缝线端点初始位置。优化目标为板料焊缝线最大位置偏差的最小值，约束条件为整体板料的不发生起皱和开裂。结合仿汽车门内板模型实例分析结果表明，采用优化方法后的板料进行冲压成形，可以明显提高焊缝线位置精度，改善整体成形质量;实物验证优化方法。此方法从另一种思路反求焊缝线来控制焊缝线位置精度，同时也证明直接反求方法的可行性。

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摘要

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附表索引

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 激光拼焊板技术的应用发展、研究现状及发展趋势

1．2．1 激光拼焊板技术的国内外发展应用

1．2．2 激光拼焊板板料材料

1．2．3 激光拼焊板板料成形性及焊缝线偏差控制的研究

1．2．4 激光拼焊板数值模拟成形的研究

1．3 课题来源及研究意义

1．3．1 课题来源

1．3．2 课题研究意义

1．4 论文研究的主要内容及结构

第二章 激光拼焊板板料成形数值模拟及成形质量影响因素

2．1 激光拼焊板板料数值模拟技术

2．1．1 材料屈服准则

2．1．2 壳单元基本理论及类型

2．1．3 接触处理技术及摩擦

2．1．4 网格自适应技术

2．2 激光拼焊板成形焊缝线移动及控制方法分析

2．2．1 拼焊板焊缝线漂移原因及不同焊缝线漂移分析

2．2．2 焊缝线漂移的控制措施

2．3 激光拼焊板成形质量影响因素

2．3．1 不同母材组合对成形性能的影响

2．3．2 焊缝线位置对板料成形性能的影响

2．3．3 板料压边力对板料成形性能的影响

2．4 本章小结

第三章 基于网格映射法反求激光拼焊板板料焊缝线方法研究

3．1 焊缝线反求

3．1．1 网格映射反求焊缝线原理

3．1．2 设计焊缝线的离散与投影计算

3．1．3 离散点曲线拟合

3．1．4 曲线焊缝线直线化

3．2 某仿汽车类门板激光拼焊板反求计算实例

3．2．1 试验仿真数据

3．2．2 试验装置

3．2．3 数据模型结果及分析

3．2．4 实验结果及分析

3．2．5 焊缝线反求试验结论

3．3 本章小结

第四章 激光拼焊板焊缝线位置优化方法研究

4．1 激光拼焊板焊缝线位置优化模型

4．1．1 优化流程

4．1．2 焊缝线端点极限位置的确定

4．1．3 目标函数

4．1．4 优化约束条件

4．1．5 设计变量

4．1．6 优化模型确定

4．2 试验设计

4．3 近似模型

4．4 遗传算法

4．5 不等厚激光拼焊板焊缝线位置反求优化算法实例

4．5．1 算例优化目标函数

4．5．2 优化设计变量

4．5．3 算例优化模型的建立

4．5．4 遗传算法优化求解

4．5．5 优化结果及实验结果分析

4．6 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

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