题目：型材拉弯成形性及评估专家系统研究

本文在型材拉弯研究现状的背景下，基于数值模拟技术，为满足并行工程下的型材拉弯零件设计和制造的要求，研究了型材拉弯成形性的表示方法及其性态，建立了复杂截面型材的拉弯成形性图，考察了在材料性能参数波动的情况下型材拉弯成形性图的健壮性，并开发了型材拉弯成形性评估专家系统。首先分析了型材拉弯的成形原理及数值模拟技术的特点和问题，为深入认识型材拉弯的成形规律打下基础。研究了在有限元数值模拟软件中模拟型材拉弯成形的关键技术——型材拉弯边界条件的建立，在ABAQUS和PAM－STAMP 2G中建立了考虑弯曲中性层变化的型材拉弯数值模拟模型，为型材拉弯成形性的研究提供了工具。在型材拉弯成形性（Stretch Bending Formability或者Stretch-wrap Bendability，简称为SBF）概念的基础上建立了型材拉弯成形性图（Stretch Bending Formability Diagram,即SBFD）。型材拉弯成形性影响因素复杂，截面结构尺寸和工艺参数与型材拉弯成形性密切相关。型材拉弯成形性图给出成形缺陷与截面结构尺寸和工艺参数之间的关系，可由型材拉弯缺陷预测曲线得到，用于定量描述和比较型材拉弯成形性。通过对典型截面型材拉弯成形性图的研究，提出了型材拉弯成形性图的建立方法。由于几何精度性缺陷是型材拉弯中必须面对的问题，型材拉弯成形性的研究主要针对几何精度性缺陷。建立了典型开口截面型材和复杂闭截面型材的拉弯成形性图，为型材拉弯零件优化设计及制定工艺提供了基础。型材结构代替钢制冲压零件是轿车减重的重要方向。基于正交试验设计，以数值模拟为手段，以轿车门框用型材为例，研究了型材结构尺寸和工艺参数对复杂截面铝型材拉弯成形后零件几何精度性缺陷的影响，得到了对成形结果有显著影响的因素及其影响规律。结果表明，型材截面高度和弯曲半径是影响该型材拉弯成形性的主要因素。在对模拟结果分析的基础上，提出了基于型材拉弯成形性的型材截面设计和拉弯工艺设计原则。以铝合金轿车门框型材为例，通过数值模拟得到了复杂截面型材拉弯成形缺陷预测曲线和成形性图；考察了材料的屈服强度和应变硬化性能波动以及不同屈服准则的选用对型材拉弯成形性图的影响。结果表明，不同的缺陷对材料性能波动的敏感性不同。进行了高强度双相钢型材和铝型材拉弯成形性的对比研究，阐明了钢型材和铝合金型材拉弯成形的特点，结果表明，铝型材具有更好的拉弯成形性。基于型材拉弯成形性和型材拉弯成形性图的研究，开发了型材拉弯成形性评估专家系统。分析了系统的功能、结构以及实现模块，研究了系统建立的关键技术和解决方法。该系统以数据库为基础，以基于数据的推理和图形显示为主要内容，采用面向对象的编程技术，模块化设计，易于扩充，并通过实例表明了系统的可靠性。该系统可满足企业在并行工程下对型材拉弯零件设计和拉弯成形质量控制的需要，为型材拉弯成形水平的提高以及型材拉弯工艺的广泛应用提供了实用的工具。