[发明专利]一种涡轮盘等温模锻预成形坯料的多目标设计方法

摘要

本发明公开了一种涡轮盘等温模锻预成形坯料的多目标优化设计方法。该方法包括如下步骤：(1)根据涡轮盘的几何特征，初步设计其预成形坯料的形状；(2)确定多目标优化设计的设计变量和目标函数；(3)建立设计变量与目标函数之间的预测模型；(4)根据建立的预测模型，进行多目标同时优化得到最佳的预成形坯料形状。本发明能够有效地进行涡轮盘等温模锻预成形坯料的多目标优化设计，由所述方法设计的预成形坯料形状，可以在保证充型完整的条件下，同时满足涡轮盘模锻件变形均匀、晶粒细化和动态再结晶充分的要求，为提高涡轮盘模锻件的品质提供了一种新技术。

主权项

1.一种涡轮盘等温模锻预成形坯料的多目标设计方法，其特征在于通过所述方法设计的预成形坯料形状，可以在保证充型完整的条件下，同时满足涡轮盘模锻件变形均匀、晶粒细化和动态再结晶充分的要求，所述方法包括如下步骤：步骤1：根据涡轮盘回转对称的几何特征，采用不同尺寸的矩形和梯形来描述二分之一的涡轮盘二维轴向截面，初步设计其预成形坯料的形状；步骤2：将矩形和梯形的几何尺寸确定为多目标优化设计的设计变量，将描述终锻件变形均匀程度的等效应变标准差值平均晶粒尺寸d_drx和动态再结晶分数X_drx确定为多目标优化设计的目标函数；步骤3：建立设计变量与目标函数之间的预测模型，且设计变量与目标函数之间的预测模型是基于神经元网络建立的，如式(1)所示：其中，F₁,F₂,...,F_n表示多目标优化设计的目标函数，a₁,a₂,...,a_n表示多目标优化设计的设计变量，f₁,f₂,...,f_n是神经元网络模型；步骤4：根据建立的预测模型，进行多目标同时优化得到最佳的预成形坯料形状，其多目标优化设计过程如式(2)所示：其中，a_L1,a_L2,...,a_Ln和a_H1,a_H2,...,a_Hn分别表示所述设计变量的上限值和下限值，F_L1,F_L2,...,F_Ln和F_H1,F_H2,...,F_Hn分别表示所述目标函数优化范围的上限值和下限值，g表示预成形坯料多目标优化设计的约束，g_L和g_H分别表示约束的上限和下限值，采用多目标遗传算法，在设计变量区间内进行多目标同时寻优得出所述最佳的预成形坯料形状。