【作者】袁佳健;毛建中;張小民;雷從一;王犇

　　【前言】

　　鋯合金因具有較低的熱中子吸收截面、優(yōu)異的耐腐蝕性以及良好的綜合性能,被廣泛運(yùn)用于核燃料結(jié)構(gòu)件與定位格架的條帶中[1];鋯合金條帶所用板材相較于其他材料條帶所用的板材,如銦鎳合金,其具有各向異性明顯、成形裕度小等特點(diǎn),進(jìn)行條帶沖壓成形時(shí)存在較高的減薄開裂風(fēng)險(xiǎn)[2-3]。因此,以鋯合金條帶沖壓成形的減薄為研究對象,對沖壓工藝進(jìn)行優(yōu)化,有助于提高條帶的產(chǎn)品質(zhì)量與合格率,促進(jìn)我國核電事業(yè)發(fā)展。

　　本文針對鋯合金材料價(jià)格昂貴、條帶成形特征多且采用級進(jìn)模沖壓的特點(diǎn),建立條帶沖壓的簡化有限元模型,利用改進(jìn)支持向量機(jī)算法建立條帶彈簧與剛凸特征的減薄率預(yù)測模型,通過NSGAⅡ算法以條帶彈簧與剛凸特征的減薄率為優(yōu)化目標(biāo),分別求解出不同潤滑條件下的工藝參數(shù)Pareto前沿解,并使用熵權(quán)-TOPSIS法選擇出最優(yōu)的工藝參數(shù),以期降低鋯合金條帶沖壓的減薄破裂風(fēng)險(xiǎn)。

　　【結(jié)論】

　　(1)針對鋯合金材料價(jià)格昂貴的特點(diǎn),建立了條帶沖壓的簡化有限元模型,并通過條帶彈簧與剛凸特征的物理沖壓試驗(yàn),驗(yàn)證了有限元模擬條帶成形減薄的準(zhǔn)確性,降低了大量獲取減薄率試驗(yàn)數(shù)據(jù)的成本。

　　(2)對條帶沖壓工藝參數(shù)進(jìn)行分層-拉丁超立方抽樣試驗(yàn)設(shè)計(jì),利用PSO-SVM算法,對條帶彈簧與剛凸特征的減薄率分別建立了高精度的預(yù)測模型。研究發(fā)現(xiàn):在設(shè)定的工藝參數(shù)范圍內(nèi),隨著壓邊力、沖壓速度以及摩擦因數(shù)的增大,彈簧與剛凸特征的減薄率均出現(xiàn)增大現(xiàn)象,其中剛凸的減薄率對工藝參數(shù)的變化更敏感。

　　(3)基于NSGAⅡ算法和熵權(quán)-TOPSIS法,對條帶成形減薄優(yōu)化這一多目標(biāo)問題進(jìn)行求解;根據(jù)工程實(shí)際需要,分別求得無潤滑、油潤滑、脂潤滑3種情況下的Pareto前沿解。研究發(fā)現(xiàn):不同潤滑條件時(shí),條帶的最優(yōu)沖壓工藝差異明顯;在工程中常用的無潤滑條件下,當(dāng)沖壓速度為134.41 mm/s、壓邊力為7862 N時(shí),條帶級進(jìn)沖壓具有最小的減薄開裂風(fēng)險(xiǎn)。

　　以下是正文：