热成形模具温度场数字孪生重构方法、系统、装置和介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种热成形模具温度场数字孪生重构方法、系统、装置和介质，可广泛应用于热成形技术领域。本发明专利技术方法包括以下步骤：建立热成形模具在热成形过程的高保真有限元分析模型；以预设时间间隔提取所述高保真有限元分析模型的温度场数据作为训练数据；根据所述训练数据建立AI模型；通过所述AI模型根据热成形运行时间在线实时重构模具温度场。本发明专利技术通过在建立热成形模具在热成形过程的高保真有限元分析模型后，以预设时间间隔提取高保真有限元分析模型的温度场数据作为训练数据，接着根据训练数据建立AI模型后，通过AI模型根据热成形运行时间在线实时重构模具温度场，从而可以通过重构的模具温度场实时获取温度分布情况。况。况。

【技术实现步骤摘要】
热成形模具温度场数字孪生重构方法、系统、装置和介质


[0001]本专利技术涉及热成形
，尤其是一种热成形模具温度场数字孪生重构方法、系统、装置和介质。

技术介绍

[0002]在汽车工业中，热成形件的大量使用是实现汽车轻量化的重要手段。采用热成形技术科极大提高车身结构的刚度和强度，大幅度提高整车碰撞安全性能与NVH性能，大量运用该技术科有效减轻整车的质量，提高整车的经济性能。在热成形过程中，板材首先从加热炉转移到压机上，然后在模具中迅速成形并淬火以获得高强度，模具的温度分布情况大大影响成形后零件的最终性能，因此，对热成形模具温度场的重构与监控方法的研究具有重要意义。但是，目前对于热成形过程模具温度场重构只能离线进行，从而无法及时获取温度分布情况。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种热成形模具温度场数字孪生重构方法、系统、装置和介质，能够及时获取温度分布情况。
[0004]一方面，本专利技术实施例提供了一种热成形模具温度场数字孪生重构方法，包括以下步骤：
[0005]建立热成形模具在热成形过程的高保真有限元分析模型；
[0006]以预设时间间隔提取所述高保真有限元分析模型的温度场数据作为训练数据；
[0007]根据所述训练数据建立AI模型；
[0008]通过所述AI模型根据热成形运行时间在线实时重构模具温度场。
[0009]在一些实施例中，所述建立热成形模具在热成形过程的高保真有限元分析模型，包括：
[0010]建立热成形数值模拟几何模型，所述模拟几何模型包括板料几何模型、凸模几何模型或凹模几何模型；
[0011]基于所述模拟几何模型，通过热传递理论建立模具温度场有限元分析模型；
[0012]通过所述模具温度场有限元分析模型对热成形件进行连续模拟，并对成形过程即保压淬火过程的模具温度场进行仿真，得到高保真有限元分析模型。
[0013]在一些实施例中，在热成形过程中，模具内部、板料内部以及成形时板料与模具相接触时的固体热传导表达式如下：
[0014][0015]其中，q表示热流密度；λ表示材料的热导系数；表示材料在某一方向n上的温度梯度；负号表示在热量传递过程中，热量必须由高温部分向低温部分流动。
[0016]在一些实施例中，在热成形过程中，物体内部温度场分布的热导微分方程表达式如下：
[0017][0018]其中，q表示热流密度；λ表示材料的热导系数；ρ表示导热材料密度；c
p
表示比热容；表示材料在某一方向n上的温度梯度；表示材料在某一时间点t的温度梯度；负号表示在热量传递过程中，热量必须由高温部分向低温部分流动。
[0019]在一些实施例中，在热成形过程中，板料、模具与周围环境的对流换热或者模具与冷却介质的对流换热的表达式如下：
[0020]q＝h
conv
(T
w
‑
T
f
)
[0021]其中，q表示热流密度；h
conv
表示对流换热系数；T
w
表示固体表面温度；T
f
表示接触面流体温度。
[0022]在一些实施例中，所述以预设时间间隔提取所述高保真有限元分析模型的温度场数据，包括：
[0023]根据成形时间和保压淬火时间确定所述预设时间间隔；
[0024]每隔一次所述预设时间间隔提取一次所述高保真有限元分析模型的节点温度数据；
[0025]根据所述节点温度数据组成所述温度场数据。
[0026]在一些实施例中，所述AI模型包括高斯回归模型，所述通过所述AI模型根据热成形运行时间在线实时重构模具温度场，包括：
[0027]通过所述高斯回归模型根据热成形运行时间得到当前时刻下的模具温度场数据；
[0028]将所述模具温度场数据上传到数据库，并传输到Unity；
[0029]构建颜色色谱图；
[0030]通过所述颜色色谱图调节所述模具温度场数据的显示颜色。
[0031]另一方面，本专利技术实施例提供了一种热成形模具温度场数字孪生重构系统，包括：
[0032]第一模块，用于建立热成形模具在热成形过程的高保真有限元分析模型；
[0033]第二模块，用于以预设时间间隔提取所述高保真有限元分析模型的温度场数据作为训练数据；
[0034]第三模块，用于根据所述训练数据建立AI模型；
[0035]第四模块，用于通过所述AI模型根据热成形运行时间在线实时重构模具温度场。
[0036]另一方面，本专利技术实施例提供了一种热成形模具温度场数字孪生重构装置，包括：
[0037]至少一个存储器，用于存储程序；
[0038]至少一个处理器，用于加载所述程序以执行所述的热成形模具温度场数字孪生重构方法。
[0039]另一方面，本专利技术实施例提供了一种存储介质，其中存储有计算机可执行的程序，所述计算机可执行的程序被处理器执行时用于实现所述的热成形模具温度场数字孪生重构方法。
[0040]本专利技术实施例提供的一种热成形模具温度场数字孪生重构方法，具有如下有益效
果：
[0041]本实施例通过在建立热成形模具在热成形过程的高保真有限元分析模型后，以预设时间间隔提取高保真有限元分析模型的温度场数据作为训练数据，接着根据训练数据建立AI模型后，通过AI模型根据热成形运行时间在线实时重构模具温度场，从而可以通过重构的模具温度场实时获取温度分布情况。
[0042]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0043]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明，其中：
[0044]图1为本专利技术实施例一种热成形模具温度场数字孪生重构方法的流程图；
[0045]图2为本专利技术实施例一种热成形过程有限元分析的几何模型示意图；
[0046]图3为本专利技术实施例一种板料与模具的换热系数关系图。
具体实施方式
[0047]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0048]在本专利技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0049]在本专利技术的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热成形模具温度场数字孪生重构方法，其特征在于，包括以下步骤：建立热成形模具在热成形过程的高保真有限元分析模型；以预设时间间隔提取所述高保真有限元分析模型的温度场数据作为训练数据；根据所述训练数据建立AI模型；通过所述AI模型根据热成形运行时间在线实时重构模具温度场。2.根据权利要求1所述的一种热成形模具温度场数字孪生重构方法，其特征在于，所述建立热成形模具在热成形过程的高保真有限元分析模型，包括：建立热成形数值模拟几何模型，所述模拟几何模型包括板料几何模型、凸模几何模型或凹模几何模型；基于所述模拟几何模型，通过热传递理论建立模具温度场有限元分析模型；通过所述模具温度场有限元分析模型对热成形件进行连续模拟，并对成形过程即保压淬火过程的模具温度场进行仿真，得到高保真有限元分析模型。3.根据权利要求1所述的一种热成形模具温度场数字孪生重构方法，其特征在于，在热成形过程中，模具内部、板料内部以及成形时板料与模具相接触时的固体热传导表达式如下：其中，q表示热流密度；λ表示材料的热导系数；表示材料在某一方向n上的温度梯度；负号表示在热量传递过程中，热量必须由高温部分向低温部分流动。4.根据权利要求1所述的一种热成形模具温度场数字孪生重构方法，其特征在于，在热成形过程中，物体内部温度场分布的热导微分方程表达式如下：其中，q表示热流密度；λ表示材料的热导系数；ρ表示导热材料密度；c
p
表示比热容；表示材料在某一方向n上的温度梯度；表示材料在某一时间点t的温度梯度；负号表示在热量传递过程中，热量必须由高温部分向低温部分流动。5.根据权利要求1所述的一种热成形模具温度场数字孪生重构方法，其特征在于，在热成形过程中，板料、模具与周围环境的对流换热或者模具与冷却介质的对流换热的表达式如下：q＝h
conv
(T
w
‑
T
...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志力，华林，林尊鹏，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：