结合数值模拟与物理实验的叶片锻造预成形拓扑优化设计研究

郭平义¹，陆彬²，邵勇¹

1. 江苏科技大学先进焊接技术省重点实验室2. 上海交通大学模具CAD国家工程研究中心

摘 要：利用所提出的拓扑优化方法,对复杂形状叶片锻造的预成形形状进行了优化设计。详细给出了该方法在三维模式下的优化策略、优化目标、单元增删准则、几何模型处理等关键技术。以合理精简毛坯、提高模腔充填性为综合优化目标,利用自行开发的优化程序,经过十余次的优化迭代,获得了理论上的优化结果。研制了叶片锻造模具,对优化后的预成形件进行了锻造成形实验;利用激光测量设备采集了叶片锻件型面的几何数据,并与数值模拟结果进行了比对。对预成形件制备工艺的可行性进行了详细讨论。结果表明:基于拓扑优化方法所获得的叶片预成形设计结果较为理想。

关键词：叶片锻造;预成形优化;拓扑算法;镦挤成形技术;