申请/专利权人：湖南大学苏州研究院

申请日：2022-03-14

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN114595533B

主分类号：G06F30/17

分类号：G06F30/17;G06F30/23;G06F113/22;G06F113/26;G06F119/18

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2023.12.01#专利申请权的转移;2022.06.24#实质审查的生效;2022.06.07#公开

摘要：本发明公开了一种轻质合金液态模锻高强韧复合结构优化设计系统及成形方法，包括夹芯结构优选模块、复合结构设计模块和液态模锻成形工艺模块；所述夹芯结构优选模块包括数据建立模块、预测模型建立和计算模块，通过赋予所述夹层结构的材料属性进行CAE有限元分析从而确定所述目标结构中的危险部位，通过优选合适的夹芯结构，与目标结构的危险部位集成，形成复合结构，显著的提高其力学性能，形成高成形质量和精度的复合结构件，并有力的推动镁、铝等轻质合金在高承载服役工况下的应用进程。

主权项：1.一种轻质合金液态模锻高强韧复合结构优化设计系统，包括夹芯结构优选模块、复合结构设计模块和液态模锻成形工艺模块，其特征在于：所述夹芯结构优选模块包括数据建立模块、预测模型建立和计算模块，其中，所述数据建立模块被配置用于对多个不同夹层结构方案的最小相对密度和最大相对密度进行限定，并以相对密度ρ的增加梯度Δρ建立相应的CAD数模库，其中，相对密度ρ为：ρ＝ρdρ0，ρ0表示夹层结构完全为实心结构的密度，ρd表示夹层结构的真实密度；以及对所述CAD数模库的模型进行网格划分，赋予不同的材料属性，通过所述夹层结构的轴压压缩和三点弯CAE仿真模型获得不同材料属性和不同夹层结构的最大压溃力峰值、最大比吸能和最大抗弯刚度数据；所述预测模型建立和计算模块被配置用于提取所述数据建立模块的不同夹层结构方案中的夹层结构图片、夹层结构材料属性、最大压溃力峰值、最大比吸能和最大抗弯刚度数据，将夹层结构材料属性以所用的材料密度代替，建立夹层结构材料属性和材料密度的对应关系；以及基于计算机图像数字化处理，将所述不同夹层结构方案中的夹层结构图片转化为像素值，建立夹层结构图片和像素值大小的对应关系；所述复合结构设计模块被配置用于对目标结构进行网格化，通过赋予所述夹层结构的材料属性进行CAE有限元分析从而确定所述目标结构中的危险部位，并与所述目标结构的目标强度进行对比，根据目标结构的CAE有限元分析结果与目标之间的差值确定目标压溃力峰值、目标比吸能和目标抗弯刚度；以及通过提取夹芯结构优选模块的夹层结构方案和材料属性，根据目标结构所用的材料属性和材料熔点对夹层结构进行筛选，若目标结构所用材料的熔点高于夹层结构材料属性的熔点，则认为该材料属性下的夹层结构方案符合设计要求，否则，剔除该类熔点较低的材料属性下的夹层结构方案；再将符合熔点筛选要求的夹层结构方案和材料属性集成至目标结构的危险部位内形成相应的复合结构设计方案，进一步对该方案进行网格化和CAE仿真分析，选取满足复合结构的目标压溃力峰值、目标比吸能和目标抗弯刚度且所述比吸能最大的设计方案作为最终复合结构；所述液态模锻成形工艺模块被配置用于对复合结构设计模块生成的所述最终复合结构中的夹层结构单独制造，将所夹层结构作为嵌入件预热至一定的温度后置于目标结构成形模具内，随后将目标结构的液态金属液注入所述目标结构成形模具内，金属液和嵌入件实现冶金结合，最终形成目标结构和夹层结构的复合结构。

全文数据：

权利要求：

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