(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211131947.7 (22)申请日 2022.09.16 (71)申请人 天津职业 技术师范大学 （中国职业 培训指导教师进修中心） 地址 300222 天津市津南区大沽南路 (72)发明人 武川　刘斌　周宇杰　 (74)专利代理 机构 天津市尚文知识产权代理有 限公司 12 222 专利代理师 黄静 (51)Int.Cl. G16C 60/00(2019.01) G16C 20/10(2019.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01) B21C 37/04(2006.01) (54)发明名称 一种棒材挤压 工艺的优化方法 (57)摘要 本申请提供一种棒材挤压工艺的优化方法， 包括： 在预制坯料两端施加的脉冲电流， 待升到 预设温度时进行挤压、 切割、 保温和冷却后获得 棒材， 对所述棒材进行拉伸实验获得其力学指 标； 将所述力学指标进行归一化处理， 并分为训 练组、 测试组和验证组， 基于BP神经网络模型进 行训练， 获得计算力学性能预测模型； 基于所述 拉伸试验建立电塑性本构 模型， 并进行有限元分 析获得元胞自动机初始条件， 进行元胞微观组织 再现； 根据获得的所述力学性能预测模型的预测 结果和所述微观组织再现结果， 生成工艺拟合方 程， 将所述工艺拟合方程结合遗传算法获得最优 工艺参数。 本申请通过试验与计算机模拟相结合 的方法， 通过得到多组实验数据对 所建立的模型 进行修正， 以提高模型的准确性， 其次通过计算 机模拟的方法降低了试验成本并且方法简单可 靠。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115527633 A 2022.12.27 CN 115527633 A 1.一种棒材挤压 工艺的优化方法， 其特 征在于， 包括： 在预制坯料两端施加的脉冲电流， 待升到预设温度时进行挤压、 切割、 保温和冷却后获 得棒材， 对所述 棒材进行拉伸实验获得其力学指标； 将所述力学指标进行归一化处理， 并分为训练组、 测试组和验证组， 基于BP神经网络模 型进行训练， 获得计算力学性能预测模型； 基于所述拉伸试验建立电塑性本构模型， 并进行有限元分析获得元胞自动机初始条 件， 进行元胞微观组织再现； 根据获得的所述力学性 能预测模型的预测结果和所述微观组织再现结果， 生成工艺拟 合方程， 将所述工艺拟合方程结合遗传算法获得最优工艺 参数。 2.根据权利要求1所述棒材挤压工艺的优化方法， 其特征在于， 所述坯料的制作步骤包 括： 将钛合金铸锭经过三次电弧炉熔炼， 然后在锻机上进行三火次两镦和两拔， 在所述铸 锭的变相点之上保温， 获得 所述坯料。 3.根据权利要求1所述棒材挤压工艺的优化方法， 其特征在于， 所述待升到预设温度时 进行挤压还 包括： 棒坯升热至9 20℃， 挤压 速度为40mm/s， 挤压比在10.5 6‑11之间。 4.根据权利要求1所述棒材挤压工艺的优化方法， 其特征在于， 所述切割后还包括： 用 高温模拟程控实验炉对棒材进行固溶 热处理。 5.根据权利要求1所述棒材挤压工艺的优化方法， 其特征在于， 所述力学指标， 包括： 抗 拉强度、 屈服强度、 断后延伸率和断面收缩率。 6.根据权利要求1所述棒材挤压工艺的优化方法， 其特征在于， 所述BP神经网络模型包 括： 输入层、 隐含层、 输出层。 7.根据权利要求6所述棒材挤压工艺的优化方法， 其特征在于， 所述BP神经网络模型的 训练算法包括： Levenberg ‑Marquardt(LM)算法； 其中， 学习率采用可变学习率,网络性能函数为均方误差。 将固溶温度、 时效温度、 固溶 时间和时效时间四个变量作为输入层， 抗拉强度、 屈服 强度(Rp0.2)、 延伸率、 断面收缩率四 个力学性能变量作为输出层。 8.根据权利要求1所述棒材挤压工艺的优化方法， 其特征在于， 所述元胞微观组织再 现， 包括： 建立二维元胞空间， 元胞空间划定为500 ×500的模拟区域， 赋予每个元胞位错密度、 晶 粒取向、 晶界变量、 晶粒颜色； 在挤压时， 将得到的应变场、 应力场、 应变速率场和温度场 等导入到电辅助挤压元胞自 动机模型中， 当位 错密度超过动态再 结晶临界位 错密度时， 动态再 结晶开始发生。 ； 根据元胞自动机转变规则和晶粒长大演化规则模拟电辅助挤压过程中的再结晶行为， 绘制再结晶演变过程图像。 9.根据权利要求1所述棒材挤压工艺的优化方法， 其特征在于， 所述生成工艺拟合方 程， 包括： 在脉冲电流辅助挤压有限元模拟得到的棒料横向截面上， 从中心到边缘取5点得到元 胞自动机模拟所需的边界条件； 通过元胞自动机模拟不同挤压工艺条件下的体积分数和平均晶粒尺寸， 并求其标准权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115527633 A 2差； 基于挤压力、 平均晶粒尺寸标准差和体积分数标准差建立与模具半径、 挤压速度和脉 冲电流辅助挤压温度的工艺拟合方程。 10.根据权利要求1所述棒材挤压工艺的优化方法， 其特征在于， 所述遗传算法包括： Matlab遗传算法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115527633 A 3