Дзякуй за наведванне Nature.com. Вы выкарыстоўваеце версію браўзера з абмежаванай падтрымкай CSS. Для найлепшага вопыту мы рэкамендуем вам выкарыстоўваць абноўлены браўзер (або адключыць рэжым сумяшчальнасці ў Internet Explorer). Акрамя таго, каб забяспечыць пастаянную падтрымку, мы паказваем сайт без стыляў і JavaScript.
Паўзункі, якія паказваюць тры артыкулы на слайдзе. Для перамяшчэння па слайдах выкарыстоўвайце кнопкі "Назад" і "Далей" або кнопкі кантролера слайдаў у канцы для перамяшчэння па кожным слайдзе.
Уплыў мікраструктуры на формуемость лістоў з нержавеючай сталі з'яўляецца галоўнай праблемай для інжынераў па апрацоўцы ліставога металу. Для аўстэнітных сталей прысутнасць дэфармацыйнага мартэнсіту (\({\alpha}^{^{\prime))\)-мартэнсіту ў мікраструктуры прыводзіць да значнага ўмацавання і зніжэння здольнасці да фарміравання. У гэтым даследаванні мы ставілі за мэту ацаніць формуемасць сталей AISI 316 з рознай мартенситной трываласцю эксперыментальнымі метадамі і метадамі штучнага інтэлекту. На першым этапе сталь AISI 316 з пачатковай таўшчынёй 2 мм была адпалена і халодна пракатана да рознай таўшчыні. Пасля гэтага адносная плошча мартэнсіта дэфармацыі была вымерана метадам металаграфічных выпрабаванняў. Фармовальнасць пракатаных лістоў была вызначана з дапамогай тэсту на разрыў у паўсферы для атрымання дыяграмы мяжы дэфармацыі (FLD). Дадзеныя, атрыманыя ў выніку эксперыментаў, у далейшым выкарыстоўваюцца для навучання і тэставання сістэмы штучных нейра-недакладных перашкод (ANFIS). Пасля навучання ANFIS дамінантныя штамы, прадказаныя нейронавай сеткай, параўноўваліся з новым наборам эксперыментальных вынікаў. Вынікі паказваюць, што халодная пракатка негатыўна ўплывае на формуемость гэтага тыпу нержавеючай сталі, але трываласць ліста значна павышаецца. Акрамя таго, ANFIS паказвае здавальняючыя вынікі ў параўнанні з эксперыментальнымі вымярэннямі.
Магчымасць фарміравання ліставога металу, хоць і з'яўляецца прадметам навуковых артыкулаў на працягу дзесяцігоддзяў, застаецца цікавай вобласцю даследаванняў у металургіі. Новыя тэхнічныя інструменты і вылічальныя мадэлі палягчаюць пошук патэнцыйных фактараў, якія ўплываюць на формуемасць. Самае галоўнае, важнасць мікраструктуры для абмежавання формы была выяўлена ў апошнія гады з выкарыстаннем метаду канечных элементаў пластычнасці крышталя (CPFEM). З іншага боку, наяўнасць сканіруючай электроннай мікраскапіі (SEM) і дыфракцыі зваротнага рассейвання электронаў (EBSD) дапамагае даследчыкам назіраць за мікраструктурнай актыўнасцю крышталічных структур падчас дэфармацыі. Разуменне ўплыву розных фаз у металах, памеру і арыентацыі збожжа, а таксама мікраскапічных дэфектаў на ўзроўні збожжа вельмі важна для прагназавання магчымасці фарміравання.
Вызначэнне здольнасці да фарміравання само па сабе з'яўляецца складаным працэсам, паколькі было паказана, што здольнасць да фарміравання моцна залежыць ад шляхоў 1, 2, 3. Такім чынам, агульнапрынятыя ўяўленні аб канчатковай дэфармацыі пры непрапарцыйных умовах нагрузкі ненадзейныя. З іншага боку, большасць шляхоў нагрузкі ў прамысловых прымяненнях класіфікуюцца як непрапарцыйныя нагрузкі. У сувязі з гэтым традыцыйныя паўсферычныя і эксперыментальныя метады Марцыняка-Кучынскага (МК)4,5,6 варта выкарыстоўваць з асцярожнасцю. У апошнія гады іншая канцэпцыя, Дыяграма мяжы разбурэння (FFLD), прыцягнула ўвагу многіх інжынераў па формуемасці. У гэтай канцэпцыі мадэль пашкоджання выкарыстоўваецца для прагназавання фармаванасці ліста. У сувязі з гэтым, незалежнасць шляху першапачаткова ўключана ў аналіз, і вынікі добра супадаюць з немасштабаванымі эксперыментальнымі вынікамі7,8,9. Фармуемасць ліставога металу залежыць ад некалькіх параметраў і гісторыі апрацоўкі ліста, а таксама ад мікраструктуры і фазы металу10,11,12,13,14,15.
Залежнасць ад памеру з'яўляецца праблемай пры разглядзе мікраскапічных асаблівасцей металаў. Было паказана, што ў невялікіх дэфармацыйных прасторах залежнасць вібрацыйных уласцівасцей і ўласцівасцей выпінання моцна залежыць ад маштабу даўжыні матэрыялу16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27, 28,29,30. Уплыў памеру зярністасці на формуемость даўно прызнаны ў прамысловасці. Yamaguchi і Mellor [31] даследавалі ўплыў памеру і таўшчыні зерня на ўласцівасці расцяжэння металічных лістоў з дапамогай тэарэтычнага аналізу. Выкарыстоўваючы мадэль Marciniac, яны паведамляюць, што пры двухвосевай нагрузцы на расцяжэнне памяншэнне суадносін таўшчыні і памеру зярністасці прыводзіць да зніжэння ўласцівасцей ліста пры расцяжэнні. Эксперыментальныя вынікі Wilson et al. 32 пацвердзілі, што памяншэнне таўшчыні да сярэдняга дыяметра збожжа (t/d) прывяло да памяншэння двухвосевай расцяжымасці металічных лістоў трох розных таўшчынь. Яны прыйшлі да высновы, што пры значэннях t/d менш за 20 на прыкметную неаднароднасць дэфармацыі і гарлавіну ў асноўным уплываюць асобныя збожжа ў таўшчыні ліста. Ulvan і Koursaris33 вывучалі ўплыў памеру зярністасці на агульную апрацоўваемасць аўстэнітнай нержавеючай сталі 304 і 316. Яны паведамляюць, што на формуемасць гэтых металаў не ўплывае памер збожжа, але можна заўважыць невялікія змены ва ўласцівасцях пры расцяжэнні. Менавіта павелічэнне зярністасці прыводзіць да зніжэння трывальных характарыстык гэтых сталей. Уплыў шчыльнасці дыслакацый на напружанне цячэння нікелевых металаў паказвае, што шчыльнасць дыслакацый вызначае напружанне цячэння металу, незалежна ад памеру зерня34. Узаемадзеянне збожжа і першапачатковая арыентацыя таксама аказваюць вялікі ўплыў на эвалюцыю тэкстуры алюмінія, якая была даследавана Бекерам і Панчанадысваранам з дапамогай эксперыментаў і мадэлявання пластычнасці крышталя35. Лікавыя вынікі іх аналізу добра адпавядаюць эксперыментам, хаця некаторыя вынікі мадэлявання адрозніваюцца ад эксперыментаў з-за абмежаванняў прымяняемых межавых умоў. Вывучаючы мадэлі пластычнасці крышталя і эксперыментальна выяўляючы, пракатныя алюмініевыя лісты дэманструюць розную формуемость36. Вынікі паказалі, што, хоць крывыя напружання-дэфармацыі розных лістоў былі амаль аднолькавымі, былі істотныя адрозненні ў іх здольнасці да фарміравання на аснове пачатковых значэнняў. Амелірад і Асэмпур выкарыстоўвалі эксперыменты і CPFEM, каб атрымаць крывыя напружання-дэфармацыі для лістоў з аўстенітнай нержавеючай сталі37. Іх мадэляванне паказала, што павелічэнне памеру збожжа ссоўваецца ўверх у FLD, утвараючы абмежавальную крывую. Акрамя таго, тыя ж аўтары даследавалі ўплыў арыентацыі збожжа і марфалогіі на адукацыю пустэч 38 .
Акрамя марфалогіі збожжа і арыентацыі ў аўстэнітных нержавеючых сталях важны таксама стан двайнікоў і другасных фаз. Двойнік - асноўны механізм загартоўкі і павелічэння адноснага падаўжэння ў сталі TWIP 39. Hwang40 паведаміў, што формуемость сталей TWIP была дрэннай, нягледзячы на дастатковую рэакцыю на расцяжэнне. Аднак уплыў дэфармацыйнага двайнікавання на формуемость лістоў з аўстэнітнай сталі вывучаны недастаткова. Мішра і інш. 41 вывучаў аўстэнітныя нержавеючыя сталі, каб назіраць двайнікі пры розных шляхах дэфармацыі расцяжэння. Яны выявілі, што двайняты могуць адбывацца з крыніц распаду як адпаленых двайнят, так і новага пакалення двайнят. Было заўважана, што самыя вялікія двайняты ўтвараюцца пры двухвосевым нацяжэнні. Акрамя таго, было адзначана, што ператварэнне аўстэніту ў \({\alpha}^{^{\prime}}\)-мартэнсіт залежыць ад шляху дэфармацыі. Хонг і інш. 42 даследавалі ўплыў выкліканага дэфармацыяй двайнікавання і мартэнсіту на вадародную далікатнасць у дыяпазоне тэмператур пры селектыўным лазерным плаўленні аўстэнітнай сталі 316L. Было заўважана, што, у залежнасці ад тэмпературы, вадарод можа прывесці да пашкоджання або палепшыць формуемость сталі 316L. Шэн і інш. 43 эксперыментальна вымераў аб'ём мартенсита дэфармацыі пры нагрузцы на расцяжэнне пры розных хуткасцях нагрузкі. Устаноўлена, што павелічэнне дэфармацыі расцяжэння павялічвае аб'ёмную долю мартенситной фракцыі.
Метады штучнага інтэлекту выкарыстоўваюцца ў навуцы і тэхніцы з-за іх універсальнасці пры мадэляванні складаных задач без выкарыстання фізічных і матэматычных асноў праблемы44,45,46,47,48,49,50,51,52 Колькасць метадаў штучнага інтэлекту расце . Марадзі і інш. 44 выкарыстоўвалі метады машыннага навучання для аптымізацыі хімічных умоў для атрымання больш дробных часціц нанакрэмзя. Іншыя хімічныя ўласцівасці таксама ўплываюць на ўласцівасці нанаматэрыялаў, якія даследаваліся ў шматлікіх даследчых артыкулах53. Цэ і інш. 45 выкарыстаў ANFIS для прагназавання здольнасці да фармавання простага ліставога металу з вугляродзістай сталі ў розных умовах пракаткі. За кошт халоднай пракаткі шчыльнасць дыслакацый у мяккай сталі значна ўзрасла. Звычайныя вугляродзістыя сталі адрозніваюцца ад аўстэнітных нержавеючых сталей механізмам умацавання і аднаўлення. У простай вугляродзістай сталі фазавыя ператварэнні ў мікраструктуры металу не адбываюцца. Акрамя металічнай фазы, на пластычнасць, разбуранасць, апрацоўваемасць і г.д. металаў таксама ўплываюць некаторыя іншыя асаблівасці мікраструктуры, якія ўзнікаюць падчас розных тыпаў тэрмічнай апрацоўкі, халоднай апрацоўкі і старэння54,55,56,57,58,59 ,60. , 61, 62. Нядаўна Chen et al. 63 вывучалі ўплыў халоднай пракаткі на формуемость сталі 304L. Яны ўлічвалі фенаменалагічныя назіранні толькі ў эксперыментальных тэстах, каб навучыць нейронную сетку прагназаваць здольнасць да фарміравання. Фактычна, у выпадку аўстэнітнай нержавеючай сталі некалькі фактараў у сукупнасці зніжаюць уласцівасці ліста пры расцяжэнні. Lu et al.64 выкарыстоўвалі ANFIS для назірання за ўплывам розных параметраў на працэс пашырэння дзіркі.
Як коратка абмяркоўвалася ў аглядзе вышэй, уплыву мікраструктуры на дыяграму мяжы формы надавалася мала ўвагі ў літаратуры. З іншага боку, трэба ўлічваць многія асаблівасці мікраструктуры. Такім чынам, практычна немагчыма ўключыць усе мікраструктурныя фактары ў аналітычныя метады. У гэтым сэнсе выкарыстанне штучнага інтэлекту можа быць карысным. У сувязі з гэтым у гэтым даследаванні даследуецца ўплыў аднаго з аспектаў мікраструктурных фактараў, а менавіта прысутнасці выкліканага напружаннем мартэнсіту, на формуемасць лістоў з нержавеючай сталі. Гэта даследаванне адрозніваецца ад іншых даследаванняў штучнага інтэлекту ў дачыненні да магчымасці фарміравання тым, што ў цэнтры ўвагі асаблівасці мікраструктуры, а не толькі эксперыментальныя крывыя FLD. Мы імкнуліся ацаніць формуемость сталі 316 з розным утрыманнем мартенсита з дапамогай эксперыментальных метадаў і метадаў штучнага інтэлекту. На першым этапе сталь 316 з пачатковай таўшчынёй 2 мм была адпалена і халодна пракатана да рознай таўшчыні. Затым з дапамогай металаграфічнага кантролю была вымераная адносная плошча мартенсита. Фармовальнасць пракатаных лістоў была вызначана з дапамогай тэсту на разрыў у паўсферы для атрымання дыяграмы мяжы дэфармацыі (FLD). Атрыманыя ад яго дадзеныя пазней былі выкарыстаны для навучання і тэставання сістэмы штучных нейра-недакладных перашкод (ANFIS). Пасля навучання ANFIS прагнозы нейроннай сеткі параўноўваюцца з новым наборам эксперыментальных вынікаў.
Металічны ліст з аўстэнітнай нержавеючай сталі 316, які выкарыстоўваецца ў дадзеным даследаванні, мае хімічны склад, як паказана ў табліцы 1, і першапачатковую таўшчыню 1,5 мм. Адпал пры 1050°C на працягу 1 гадзіны з наступнай загартоўкай вадой для зняцця рэшткавых напружанняў у лісце і атрымання аднастайнай мікраструктуры.
Мікраструктуру аўстэнітных сталей можна выявіць з дапамогай некалькіх травільнікаў. Адным з лепшых травільнікаў з'яўляецца 60% азотная кіслата ў дыстыляванай вадзе, пратручванне пры 1 В пастаяннага току на працягу 120 с38. Аднак гэты пратручвальнік паказвае толькі межы зерняў і не можа вызначыць падвойныя межы зерняў, як паказана на мал. 1а. Яшчэ адзін пратручвальнік - гэта ацэтат гліцэрыны, у якім можна добра візуалізаваць межы двайнят, а межы зерняў - не, як паказана на мал. 1b. Акрамя таго, пасля пераўтварэння метастабільнай аўстэнітнай фазы ў \({\alpha }^{^{\prime}}\)-мартэнсітную фазу можна выявіць з дапамогай пратручвальніка для ацэтату гліцэрыны, што ўяўляе цікавасць для гэтага даследавання.
Мікраструктура металічнай пласціны 316 пасля адпалу, паказаная рознымі пратручвальнікамі, (а) 200x, 60% \({\mathrm{HNO}}_{3}\) у дыстыляванай вадзе пры 1,5 В на працягу 120 с і (b) 200x , глицерилацетат.
Абпаленыя лісты разразалі на лісты шырынёй 11 см і даўжынёй 1 м для пракаткі. Цэх халоднага пракату мае два сіметрычныя валкі дыяметрам 140 мм. Працэс халоднай пракаткі выклікае ператварэнне аўстэніту ў дэфармацыйны мартэнсіт у нержавеючай сталі 316. Шукаю суадносіны мартэнсітнай фазы і аўстэнітнай фазы пасля халоднай пракаткі рознай таўшчыні. На мал. 2 паказаны ўзор мікраструктуры ліставога металу. На мал. 2а паказаны металаграфічны малюнак пракату ўзору, калі глядзець з боку, перпендыкулярнага лісту. На мал. 2b з выкарыстаннем праграмнага забеспячэння ImageJ65, мартэнсітная частка вылучана чорным колерам. З дапамогай інструментаў гэтага праграмнага забеспячэння з адкрытым зыходным кодам можна вымераць плошчу мартэнсітнай фракцыі. У табліцы 2 паказаны падрабязныя фракцыі мартэнсітнай і аўстэнітнай фаз пасля пракаткі да рознага памяншэння таўшчыні.
Мікраструктура ліста 316 L пасля пракаткі да памяншэння таўшчыні на 50%, пры праглядзе перпендыкулярна плоскасці ліста, павялічаным у 200 разоў, ацэтат гліцэрыны.
Значэнні, прыведзеныя ў табліцы 2, былі атрыманы шляхам асераднення вымераных фракцый мартэнсіту па трох фотаздымках, зробленых у розных месцах аднаго металаграфічнага ўзору. Акрамя таго, на мал. 3 паказаны квадратычныя падгонныя крывыя, каб лепш зразумець уплыў халоднай пракаткі на мартэнсіт. Можна заўважыць, што існуе амаль лінейная карэляцыя паміж доляй мартэнсіту і памяншэннем таўшчыні ў стане халоднага пракату. Аднак квадратычная залежнасць можа лепш адлюстраваць гэтую залежнасць.
Змена долі мартэнсіту ў залежнасці ад памяншэння таўшчыні падчас халоднай пракаткі першапачаткова отожженного ліста сталі 316.
Мяжа фармавання ацэньвалася ў адпаведнасці са звычайнай працэдурай з выкарыстаннем тэстаў на выбух паўшар'я37,38,45,66. У агульнай складанасці шэсць узораў былі выраблены шляхам лазернай рэзкі з памерамі, паказанымі на мал. 4a, як набор эксперыментальных узораў. Для кожнага стану мартенситной фракцыі было падрыхтавана і выпрабавана тры камплекты выпрабавальных узораў. На мал. 4б паказаны выразаныя, паліраваныя і маркіраваныя ўзоры.
Ліццё Nakazima абмяжоўвае памер выбаркі і апрацоўчую дошку. (a) Памеры, (b) выразаныя і пазначаныя ўзоры.
Тэст на паўсферычную штампоўку праводзіўся з выкарыстаннем гідраўлічнага прэса з хуткасцю ходу 2 мм/с. Кантактныя паверхні пуансона і ліста добра змазаныя, каб звесці да мінімуму ўплыў трэння на межы фармавання. Працягвайце тэставанне, пакуль ва ўзоры не будзе назірацца значнае звужэнне або разрыў. На мал. 5 паказвае разбураны ўзор у прыладзе і ўзор пасля выпрабаванняў.
Мяжа фармавання была вызначана з выкарыстаннем паўсферычнага выпрабавання на разрыў, (а) выпрабавальная ўстаноўка, (б) узор пласціны пры разрыве ў выпрабавальнай устаноўцы, (в) той жа ўзор пасля выпрабаванняў.
Нейра-невыразная сістэма, распрацаваная Jang67, з'яўляецца прыдатным інструментам для прагназавання лімітавай крывой фарміравання лісця. Гэты тып штучнай нейронавай сеткі ўключае ў сябе ўплыў параметраў з расплывістым апісаннем. Гэта азначае, што яны могуць атрымаць любую рэальную каштоўнасць у сваіх галінах. Каштоўнасці гэтага тыпу дадаткова класіфікуюцца ў залежнасці ад іх кошту. У кожнай катэгорыі ёсць свае правілы. Напрыклад, значэнне тэмпературы можа быць любым рэчаісным лікам, і ў залежнасці ад яго значэння тэмпературы могуць быць класіфікаваны як халодныя, сярэднія, цёплыя і гарачыя. У сувязі з гэтым, напрыклад, для нізкіх тэмператур дзейнічае правіла «апранай куртку», а для цёплых - «дастаткова футболкі». У самой недакладнай логіцы вывад ацэньваецца на дакладнасць і надзейнасць. Камбінацыя сістэм нейронных сетак з недакладнай логікай гарантуе, што ANFIS дасць надзейныя вынікі.
Малюнак 6, прадстаўлены Jang67, паказвае простую нейронную недакладную сетку. Як паказана, сетка прымае два ўваходныя дадзеныя, у нашым даследаванні ўваходныя дадзеныя - доля мартэнсіту ў мікраструктуры і значэнне нязначнай дэфармацыі. На першым узроўні аналізу ўваходныя значэнні недакладныя з дапамогай недакладных правілаў і функцый членства (FC):
Для \(i=1, 2\), паколькі мяркуецца, што ўвод мае дзве катэгорыі апісання. МП можа прымаць любую трохкутную, трапецападобную, Гаўсаву або любую іншую форму.
На аснове катэгорый \({A}_{i}\) і \({B}_{i}\) і іх значэнняў MF на ўзроўні 2 прымаюцца некаторыя правілы, як паказана на малюнку 7. У гэтым пласта, эфекты розных уваходаў нейкім чынам спалучаюцца. Тут выкарыстоўваюцца наступныя правілы, каб аб'яднаць уплыў фракцыі мартэнсіту і малых значэнняў дэфармацыі:
Выхад \({w}_{i}\) гэтага пласта называецца інтэнсіўнасцю запальвання. Гэтыя інтэнсіўнасці ўзгарання нармалізуюцца ў пласце 3 у адпаведнасці з наступнай залежнасцю:
На ўзроўні 4 у разлік уключаны правілы Такагі і Сугено67,68, каб улічыць уплыў пачатковых значэнняў уваходных параметраў. Гэты пласт мае наступныя адносіны:
На атрыманы \({f}_{i}\) уплываюць нармалізаваныя значэнні ў слаях, што дае канчатковы вынік, асноўныя значэнні дэфармацыі:
дзе \(NR\) уяўляе колькасць правіл. Роля нейронавай сеткі тут заключаецца ў выкарыстанні свайго ўнутранага алгарытму аптымізацыі для карэкцыі невядомых параметраў сеткі. Невядомыя параметры - гэта выніковыя параметры \(\left\{{p}_{i}, {q}_{i}, {r}_{i}\right\}\) і параметры, звязаныя з MF лічацца абагульненай функцыяй формы ветравых курантаў:
Дыяграмы мяжы формы залежаць ад шматлікіх параметраў, ад хімічнага складу да гісторыі дэфармацыі ліставога металу. Некаторыя параметры лёгка ацаніць, у тым ліку параметры выпрабаванняў на расцяжэнне, а іншыя патрабуюць больш складаных працэдур, такіх як металаграфія або вызначэнне рэшткавага напружання. У большасці выпадкаў мэтазгодна праводзіць тэст на мяжу дэфармацыі для кожнай партыі ліста. Аднак часам іншыя вынікі выпрабаванняў могуць быць выкарыстаны для прыблізнага вызначэння мяжы фармавання. Напрыклад, некалькі даследаванняў выкарыстоўвалі вынікі выпрабаванняў на расцяжэнне для вызначэння фармуемасці ліста69,70,71,72. Іншыя даследаванні ўключалі ў свой аналіз больш параметраў, такіх як таўшчыня і памер зерня31,73,74,75,76,77. Аднак уключаць усе дазволеныя параметры не выгадна з пункту гледжання вылічэнняў. Такім чынам, выкарыстанне мадэляў ANFIS можа быць разумным падыходам для вырашэння гэтых пытанняў45,63.
У гэтай артыкуле даследаваўся ўплыў утрымання мартэнсіту на дыяграму мяжы фармавання ліста аўстэнітнай сталі 316. У сувязі з гэтым набор дадзеных быў падрыхтаваны з дапамогай эксперыментальных тэстаў. Распрацаваная сістэма мае дзве ўваходныя зменныя: долю мартэнсіту, вымераную ў металаграфічных выпрабаваннях, і дыяпазон невялікіх тэхнічных дэфармацый. Вынік - сур'ёзная інжынерная дэфармацыя абмежавальнай крывой фарміравання. Мартэнсітныя фракцыі бываюць трох відаў: дробная, сярэдняя і высокая фракцыі. Нізкі азначае, што доля мартенсита менш за 10%. Пры ўмераных умовах доля мартенсита вагаецца ад 10% да 20%. Высокімі паказчыкамі мартенсита лічацца долі больш за 20%. Акрамя таго, другасная дэфармацыя мае тры розныя катэгорыі ад -5% да 5% паблізу вертыкальнай восі, якія выкарыстоўваюцца для вызначэння FLD0. Дадатныя і адмоўныя дыяпазоны - гэта дзве іншыя катэгорыі.
Вынікі полусферического тэсту паказаны на мал. На малюнку прыведзены 6 дыяграм фарміравання межаў, 5 з якіх з'яўляюцца ФЛД асобных пракатных лістоў. Улічваючы кропку бяспекі і яе верхнюю лімітавую крывую, якая ўтварае лімітавую крывую (FLC). Апошні малюнак параўноўвае ўсе FLC. Як відаць з апошняга малюнка, павелічэнне долі мартенсита ў аўстэнітнай сталі 316 зніжае формуемость ліставога металу. З іншага боку, павелічэнне долі мартенсита паступова ператварае FLC ў сіметрычную крывую адносна вертыкальнай восі. На апошніх двух графіках правы бок крывой крыху вышэйшы за левы, што азначае, што здольнасць да фарміравання пры двухвосевым расцяжэнні вышэй, чым пры аднавосевым расцяжэнні. Акрамя таго, як нязначныя, так і асноўныя тэхнічныя дэфармацыі перад гарлавінай памяншаюцца з павелічэннем долі мартэнсіту.
316 утварэнне гранічнай крывой. Уплыў долі мартэнсіту на фармавальнасць лістоў з аўстэнітнай сталі. (кропка бяспекі SF, крывая мяжы адукацыі FLC, мартэнсіт M).
Нейронная сетка навучалася на 60 наборах эксперыментальных вынікаў з долямі мартенсита 7,8, 18,3 і 28,7%. Набор дадзеных 15,4% мартэнсіту быў зарэзерваваны для працэсу праверкі і 25,6% для працэсу выпрабаванняў. Памылка пасля 150 эпох складае каля 1,5%. На мал. 9 паказвае карэляцыю паміж фактычным вынікам (\({\epsilon }_{1}\), базавая інжынерная нагрузка), прадугледжаным для навучання і тэсціравання. Як бачыце, падрыхтаваная NFS здавальняюча прадказвае \({\epsilon} _{1}\) для частак з ліставога металу.
(a) Карэляцыя паміж прагназаванымі і фактычнымі значэннямі пасля працэсу навучання, (b) Памылка паміж прагназаванымі і фактычнымі значэннямі для асноўных інжынерных нагрузак на FLC падчас навучання і праверкі.
У нейкі момант падчас навучання сетка ANFIS непазбежна перапрацоўваецца. Каб вызначыць гэта, праводзіцца паралельная праверка, якая называецца «чэк». Калі значэнне памылкі праверкі адхіляецца ад значэння навучання, сетка пачынае перанавучанне. Як паказана на малюнку 9b, да эпохі 150 розніца паміж крывымі навучання і праверкі невялікая, і яны ідуць прыкладна па адной крывой. У гэты момант памылка працэсу праверкі пачынае адхіляцца ад крывой навучання, што з'яўляецца прыкметай пераабсталявання ANFIS. Такім чынам, сетка ANFIS для раунда 150 захоўваецца з хібнасцю 1,5%. Затым уводзіцца прагноз FLC для ANFIS. На мал. 10 паказвае прагназаваныя і фактычныя крывыя для выбраных узораў, якія выкарыстоўваюцца ў працэсе навучання і праверкі. Паколькі дадзеныя з гэтых крывых выкарыстоўваліся для навучання сеткі, нядзіўна назіраць вельмі блізкія прагнозы.
Фактычныя эксперыментальныя прагнозныя крывыя FLC і ANFIS пры розных умовах утрымання мартэнсіту. Гэтыя крывыя выкарыстоўваюцца ў трэніровачным працэсе.
Мадэль ANFIS не ведае, што здарылася з апошнім узорам. Такім чынам, мы пратэставалі наш падрыхтаваны ANFIS на FLC, прадставіўшы ўзоры з доляй мартэнсіту 25,6%. На мал. 11 паказвае прагноз ANFIS FLC, а таксама эксперыментальны FLC. Максімальная хібнасць паміж прагназаваным значэннем і эксперыментальным значэннем складае 6,2%, што вышэй, чым прагназуемае значэнне падчас навучання і праверкі. Аднак гэтая памылка з'яўляецца дапушчальнай памылкай у параўнанні з іншымі даследаваннямі, якія тэарэтычна прагназуюць FLC37.
У прамысловасці параметры, якія ўплываюць на формуемость, апісваюцца ў выглядзе язычка. Напрыклад, «буйное збожжа зніжае формуемость» або «падвышаная халодная апрацоўка зніжае FLC». Уваход у сетку ANFIS на першым этапе класіфікуецца на лінгвістычныя катэгорыі, такія як нізкі, сярэдні і высокі. Для розных катэгорый у сетцы існуюць розныя правілы. Такім чынам, у прамысловасці гэты тып сеткі можа быць вельмі карысны з пункту гледжання ўключэння некалькіх фактараў у іх лінгвістычнае апісанне і аналіз. У дадзенай працы мы паспрабавалі ўлічыць адну з асноўных асаблівасцяў мікраструктуры аўстэнітных нержавеючых сталей з мэтай выкарыстання магчымасцей ANFIS. Колькасць выкліканага стрэсам мартэнсіту 316 з'яўляецца прамым следствам халоднай апрацоўкі гэтых уставак. З дапамогай эксперыментаў і аналізу ANFIS было ўстаноўлена, што павелічэнне долі мартэнсіту ў гэтым тыпе аўстэнітнай нержавеючай сталі прыводзіць да значнага зніжэння FLC пласціны 316, так што павелічэнне долі мартэнсіту з 7,8% да 28,7% зніжае FLD0 ад 0,35. да 0,1 адпаведна. З іншага боку, падрыхтаваная і правераная сетка ANFIS можа прагназаваць FLC, выкарыстоўваючы 80% даступных эксперыментальных даных з максімальнай памылкай 6,5%, што з'яўляецца дапушчальнай хібнасцю ў параўнанні з іншымі тэарэтычнымі працэдурамі і фенаменалагічнымі залежнасцямі.
Наборы дадзеных, выкарыстаныя і/або прааналізаваныя ў бягучым даследаванні, даступныя ў адпаведных аўтараў па абгрунтаваным запыце.
Іфтыхар, CMA і інш. Эвалюцыя наступных шляхоў цякучасці экструдаванага магніевага сплаву AZ31 «як ёсць» пры прапарцыйных і непрапарцыйных шляхах нагрузкі: эксперыменты і мадэляванне CPFEM. унутр.Я.праст. 151, 103216 (2022).
Іфціхар, ЦМА і інш. Эвалюцыя наступнай паверхні цякучасці пасля пластычнай дэфармацыі па траекторыях прапарцыйнай і непрапарцыйнай нагрузкі отожженного сплаву AA6061: эксперыменты і мадэляванне пластычнасці крышталя метадам канчатковых элементаў. унутраны J. Plast 143, 102956 (2021).
Manik, T., Holmedal, B. & Hopperstad, OS Пераходныя працэсы напружання, дэфармацыйнае ўмацаванне і значэнні r алюмінія з-за змены шляху дэфармацыі. унутр.Я.праст. 69, 1–20 (2015).
Мамушы, Х. і інш. Новы эксперыментальны метад вызначэння лімітавай дыяграмы фарміравання з улікам уплыву нармальнага ціску. унутраная Ж. Alma mater. форма. 15 (1), 1 (2022).
Ян З. і інш. Эксперыментальная каліброўка параметраў пластычнага разбурэння і межаў дэфармацыі ліставога металу AA7075-T6. Ж. Alma mater. працэс. тэхналогій. 291, 117044 (2021).
Петрыц, А. і інш. Схаваныя прылады збору энергіі і біямедыцынскія датчыкі на аснове звышгнуткіх сегнетоэлектрычных пераўтваральнікаў і арганічных дыёдаў. Нацыянальная камуна. 12 (1), 2399 (2021).
Basak, S. і Panda, SK. Аналіз межаў шыйкі і разлому розных папярэдне дэфармаваных пласцін у палярных эфектыўных траекторыях пластычнай дэфармацыі з выкарыстаннем мадэлі цякучасці Yld 2000–2d. Ж. Alma mater. працэс. тэхналогій. 267, 289–307 (2019).
Basak, S. і Panda, SK. Дэфармацыі разбурэння ў анізатропных ліставых металах: эксперыментальная ацэнка і тэарэтычныя прагнозы. унутр.Я.Меха. навука. 151, 356–374 (2019).
Jalefar, F., Hashemi, R. & Hosseinipur, SJ Эксперыментальнае і тэарэтычнае даследаванне ўплыву змены траекторыі дэфармацыі на дыяграму мяжы фармавання AA5083. унутраны Я. прысл. вытворца. тэхналогій. 76 (5–8), 1343–1352 (2015).
Хабібі, М. і інш. Эксперыментальнае вывучэнне механічных уласцівасцей, формуемасці і гранічнай дыяграмы фарміравання зварных трэннем нарыхтовак. Дж. Мэйкер. працэс. 31, 310–323 (2018).
Хабібі, М., і інш. Улічваючы ўплыў выгібу, лімітавая дыяграма фармуецца шляхам уключэння мадэлі MC у мадэляванне канчатковымі элементамі. працэс. Інстытут футра. праект. L 232 (8), 625–636 (2018).
Час публікацыі: 8 чэрвеня 2023 г