【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、優異的耐腐蝕性以及良好的綜合性能,被廣泛運用于核燃料結構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,進行條帶沖壓成形時存在較高的減薄開裂風險[2-3]。因此,以鋯合金條帶沖壓成形的減薄為研究對象,對沖壓工藝進行優化,有助于提高條帶的產品質量與合格率,促進我國核電事業發展。

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

　　【結論】

　　(1)針對鋯合金材料價格昂貴的特點,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,驗證了有限元模擬條帶成形減薄的準確性,降低了大量獲取減薄率試驗數據的成本。

　　(2)對條帶沖壓工藝參數進行分層-拉丁超立方抽樣試驗設計,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測模型。研究發現:在設定的工藝參數范圍內,隨著壓邊力、沖壓速度以及摩擦因數的增大,彈簧與剛凸特征的減薄率均出現增大現象,其中剛凸的減薄率對工藝參數的變化更敏感。

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

　　以下是正文：