买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：山西大学

摘要：本发明公开了一种精铸空心涡轮叶片型壳内部陶芯定位布局优化方法，属于航空发动机空心涡轮叶片精密铸造技术领域。针对目前因浇铸过程陶芯位置漂移引起的航空发动机空心涡轮叶片壁厚尺寸超差问题，从叶片型壳内部陶芯装夹工艺过程入手，分析金属浇铸液流场对陶芯型面冲压载荷以及精铸过程陶芯漂移情况，并在此基础上构建型壳内部陶芯辅助定位铂金丝定位布局优化方法，最终通过限制浇铸过程陶芯漂移，达到了空心涡轮叶片壁厚精度精确控制的目的。具体通过计算金属浇铸液在陶芯表面节点施加的压强值、对陶芯型面冲压载荷；构造陶芯表面定位方案集合，利用启发式算法在陶芯表面定位方案集合中，搜索精铸过程陶芯漂移量最小的铂金丝定位方案。

主权项：1.一种精铸空心涡轮叶片型壳内部陶芯定位布局优化方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，基于流体仿真计算平台计算叶片浇铸过程中金属浇铸液在陶芯表面形成的节点压强值；步骤2，基于节点压强值及陶芯型面几何信息计算浇铸过程中金属浇铸液对陶芯型面冲压载荷；步骤3，在陶芯表面确定定位布局候选区并在每个候选区选取铂金丝辅助定位候选点，进而构造陶芯表面定位方案集合；步骤4，以金属浇铸液对陶芯型面冲压载荷为输入条件，利用遗传算法及运动仿真计算平台，在陶芯表面定位方案集合中搜索精铸过程中陶芯漂移量最小的铂金丝定位方案；所述步骤1，基于流体仿真计算平台计算叶片浇铸过程金属浇铸液在陶芯表面形成的节点压强值，具体方法为：首先，在三维绘图软件中对叶片及陶芯进行建模；随后在HyperMesh进行有限元网格划分；之后将叶片及陶芯有限元模型导入流体仿真计算平台ANSYS，结合叶片浇铸工艺参数对叶片浇铸过程进行仿真计算，获取不同时刻陶芯表面各网格中心节点压强值；所述步骤2，基于节点压强值及陶芯型面几何信息计算浇铸过程金属浇铸液对陶芯型面冲压载荷，还包括以下步骤：步骤2.1：提取出型腔内表面与陶芯接触区域三角形单元i对应中心点的坐标及其压强值；步骤2.2：将任意单元中心点压强pi与该单元面积SΔ的乘积作为该三角形单元上的等效力fi：fi＝pi×SΔ1步骤2.3：通过NX运动仿真平台二次开发从几何模型中提取三角单元中心点法向矢量ni，获得浇铸液与陶芯接触区域三角形单元i上的等效力矢量fi：fi＝fini2步骤2.4：将浇铸液与陶芯接触区域各三角形单元i上的等效力矢量fi合成到陶芯的质心C处，即求出该时刻浇铸液作用在陶芯上的合力FC及合力矩MC:∑fi＝FC∑fini＝MC3；所述步骤3，在陶芯表面确定定位布局候选区并在每个候选区选取铂金丝辅助定位候选点，进而构造陶芯表面定位方案集合，具体过程如下：首先，在陶芯表面确定2m个定位候选区，叶盆面2m-1个，叶背面2m-1个；之后在每个候选区域选取2n-1个定位候选点作为铂金丝定位位置，其中m和n均为大于1的正整数；假设在每个定位区域安置一个或零个铂金丝辅助定位元件，则共生成2m×n种陶芯表面定位方案；所述步骤4，以金属浇铸液对陶芯型面冲压载荷为输入条件，利用遗传算法及运动仿真计算平台，在陶芯表面定位方案集合中搜索精铸过程陶芯漂移量最小的铂金丝定位方案，具体为优化型壳内部陶芯辅助定位铂金丝布局，创建遗传求解策略，还包括以下步骤：步骤4.1：创建精铸过程陶芯漂移运动仿真模型，根据陶芯与型壳装配关系，在NX运动仿真平台上建立陶芯漂移仿真模型，并将金属浇铸液陶芯冲压载荷作为输入条件，同时在陶芯边缘位置创建四个点用来追踪陶芯漂移量；步骤4.2：生成定位方案初始种群，对每个区域的铂金丝定位方案进行二进制编码，由于每个区域存在2n-1候选点，而每个区域仅设一个或零个定位点，因此用n位二进制数表示每个区域的定位方案，而由于陶芯表面共设有2m个定位区域，因此用n×2m位二进制数表示陶芯表面铂金丝辅助定位方案，即每种定位方案即种群个体用此n×2m位二进制数表示，另外，随机生成N个种群个体作为初代种群；步骤4.3：评估种群个体，根据每个种群编码信息，获取每个种群个体所代表定位方案中区域定位点的排序，并根据该排序确定定位点坐标；将铂金丝移动到相应的坐标位置处，并对布局方案下陶芯受力运动漂移进行分析；之后，根据漂移量计算个体适应度；步骤4.4：选择运算，将种群个体的个体适应度从大到小排序，在种群中挑选N2对个体，获取个体适应度较大的个体到下一代种群；步骤4.5：交叉及变异运算，对选择到每一对种群个体的二进制编码进行交叉运算；之后，对交叉运算后每一个个体的二进制进行变异运算；步骤4.6:种群更新，在变异后的种群以及初始种群中分别选取适应度最大的N-2个和2个个体作为下代种群，重复步骤4.3～4.6；步骤4.7：设置最大迭代次数，当迭代次数超过预设最高迭代次数时，计算终止。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 山西大学 一种精铸空心涡轮叶片型壳内部陶芯定位布局优化方法