收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于遗传算法的挤压模具多目标优化设计与研究

邹琳  
【摘要】:挤压模具的设计是一个复杂的、综合分析的、反复进行的过程,目前正以模型化、最优化、柔性化为特征,向集成化、智能化、自动化方向发展。挤压模具优化设计问题常常采用一些数值优化算法来求解,主要依赖目标函数的梯度来确定搜索方向,这对于求解有确定数学表达式的优化问题是很有效的。但是对于连续偏导不存在的优化问题,就会遇到灵敏度计算代价太大、存在某些累积误差、容易陷入局部最优等缺点,效果并不理想。遗传算法是一种无敏度的优化算法,进化迭代只需要目标函数值而不需要灵敏度信息,具有更好的鲁棒性和寻优能力。 针对标准的二进制遗传算法(SGA)存在的不成熟收敛、搜索效率低和参数选取困难等关键性技术难点,本文进行了深入的研究,对其存在的不足进行了较全面的改进,首次提出了一种效率更高的基于实数编码的无敏度优化算法――多种群并行遗传算法(RPGA),该算法中各子群体进化采用稳态算法,加速了各子群体的局部寻优速度;而同类群之间采用相应的移民策略,增加了个体的差异性,维持了群体的多样性。De Jong测试函数结果表明:该算法比SGA具有更好的全局搜索能力和更快的局部寻优能力,并采用齐次马尔可夫链对其全局收敛性进行了理论分析。 为了解决挤压模具优化设计中的多目标优化问题,本文在多种群并行遗传算法的基础上,将复合形法引入遗传算法来反映决策者对各目标函数的偏好信息,首次提出了一种新的结合复合形法的混和多目标遗传算法。该算法将群体划分为相等规模的子群体,每个子群体对应于相应的子目标函数,各子群体具有独自的适应度评价函数,杂交和变异跨子群体边界执行。将复合形法引入遗传算法,通过次重要目标函数对应的子群体向重要目标函数对应的子群体进行压缩和缩转操作,使得综合后的基因在杂交和变异操作中向着更利于重要目标函数的群体方向进化,从而使获得的Pareto最优解集偏好于重要目标函数。本文通过对同一问题的不同多目标遗传优化算法的深入对比研究及数值仿真计算,说明了提出的结合复合形法的混和多目标遗传算法得到了某种程度上较好的协调最优解,具有良好的性能。 基于上述理论成果和实算,本文提出了一种集数值模拟(刚-粘塑性有限元模拟)、智能技术(BP神经网络)和遗传算法(RPGA)于一体的挤压模具优化设计模型。首先根据经验选择具有代表性的参数组合,利用有限元数值计算获得的目标函数值作为学习样本来训练根据具体问题所建立的神经网络模型,在训练结束和仿真测试验证了神经网络模型反映实际问题的可靠性后用来作为优化算法的知识源,以多层BP神经 WP=4 网络的推广能力来预测优化所需的目标函数值,实现了遗传算法优化迭代过程中个体适应度值的实时求解,解决了其有限元数值模拟计算量大的缺陷,这为挤压模具的优化设计提出了一种新的方法。 本文利用面向对象编程技术C++语言,在VC++6.0程序开发器上,探索集成CAD/CAPP/CAE及优化技术,实现了结合刚-粘塑性有限元计算和神经网络,以遗传算法为优化器的挤压模具优化设计系统原型开发。利用该系统,对多种群并行遗传算法及结合复合形法的混和多目标遗传算法的有效性和正确性进行了评价和检验,并采用该系统模型完成了U形铝型材挤压模具结构工艺参数的单目标优化设计,得到了最佳的模具模孔配置;完成了杆类件热挤压模具型腔形状的多目标优化设计,得到了最优的热挤压凹模形状。优化结果经过有限元模拟以及实践生产验证,表明了优化效果十分显著,这为合理设计挤压模具提供了可靠依据。 由于数值模拟、人工神经网络和遗传算法属于非耦合算法,通用性较强,该模型适用于金属塑性成形各种领域的优化设计。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 颜建辉 ,王智祥;提高铝型材模具寿命的途径[J];电加工与模具;2002年02期
2 陈裕鹏;挤压模具氮化工艺控制[J];冶金丛刊;1999年04期
3 陈洪再,吴锡坤,沈丽如 ,铁军 ,董玉英 ,谢峰 ,徐丽云 ,李炯 ,谭军 ,陈克茂;铝型材用挤压模具离子注入表面强化[J];中国核科技报告;2002年00期
4 李超,任英磊,葛景岩,李延春,许哲明,左其福;WCML-2热作模具钢的研究[J];沈阳工业大学学报;1999年02期
5 沈丽如,铁军,董玉英,谢峰,徐丽云,李炯,谭军,陈克茂,陈洪再,吴锡坤;铝型材挤压模具离子注入表面强化[J];真空;2002年03期
6 王智祥,张建新;影响铝挤压模具寿命的因素分析[J];模具工业;2003年02期
7 倪正顺,帅词俊,钟掘;铝型材挤压模具优化设计系统的研究与开发[J];铸造;2004年04期
8 黄克坚,包忠诩,陈泽中,傅立军,林文国;有限体积法在挤压模具设计中的运用[J];稀有金属材料与工程;2004年08期
9 刘贵玉;挤压模具电火花加工空刀新工艺[J];铝加工;1994年01期
10 刘毅;辛选荣;刘汀;;基于SolidWorks平台的挤压模具CAD系统[J];机械工人(冷加工);2006年03期
11 钱建辉;齐增生;;连铸连轧铜管挤压模具的选材与热处理[J];热加工工艺;2008年16期
12 毛江虹;;银、铜基钎料挤压模具的设计[J];电工材料;2010年01期
13 梁平信;;实心挤压模的修整(1)[J];轻金属;1989年03期
14 苗瑜,刘方友;影响挤压模具寿命的因素浅析[J];轻合金加工技术;2000年10期
15 吴玉道,史家乐,娄福宝;铝型材热挤压模具的失效分析[J];机械工程材料;2001年05期
16 计小辈;王丽敏;;成型工艺对铝合金制品表面粗糙度的影响[J];机电工程技术;2009年02期
17 刘汉武,丁桦,崔建忠;型材挤压模具CAD参数化绘图程序设计[J];轻金属;2000年05期
18 刘静安,王泰利;4Cr5MoSiV1钢挤压模具真空热处理工艺研究[J];铝加工;2000年01期
19 刘正林;铝型材挤压模的气体氮化[J];冶金丛刊;2001年06期
20 刘小宝;三维测量仪在挤压模具中的应用[J];轻合金加工技术;2002年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张振峰;张理罡;谢水生;;列车车体型材用大型、复杂、精密挤压模具关键制造技术研究[A];中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2011年
2 刘静安;;4cr5mosiv1钢挤压模具真空热处理工艺研究[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
3 邹琳;夏巨谌;胡国安;;神经网络在型材挤压模具优化设计中的应用研究[A];第八届全国塑性加工学术年会论文集[C];2002年
4 王健;丁培道;黄光杰;高静;;镁合金用挤压模具清模技术的初步研究[A];2007高技术新材料产业发展研讨会暨《材料导报》编委会年会论文集[C];2007年
5 沈丽如;铁军;董玉英;谢峰;徐丽云;李炯;谭军;陈克茂;陈洪再;洗明伟;吴锡坤;陈小砚;;铝型材挤压模具离子注入表面强化[A];'2001全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集[C];2001年
6 柳瑞清;颜建辉;蔡薇;;热挤压生产紫铜电脑散热片实验分析[A];第九届材料科学与合金加工学术会议专刊论文集[C];2004年
7 莫建虎;李落星;李光耀;钟志华;;大型整体壁板和空心薄壁铝型材挤压模具设计关键技术[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年
8 童洪辉;;多功能离子注入技术及应用[A];首届中国热处理活动周论文集[C];2002年
9 赵云路;薛荣敬;;挤压工模具材料热处理及表面强化处理[A];中国有色金属学会合金加工学术委员会2008学术年会论文集[C];2008年
10 闫秀;黄冬梅;;绿色制造技术在铝型材制造过程中的运用(摘要)[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 邹琳;基于遗传算法的挤压模具多目标优化设计与研究[D];华中科技大学;2004年
2 陈浩;空心铝合金型材挤压过程数值模拟及模具优化方法研究[D];山东大学;2012年
3 孙宪萍;挤压成形弹—塑性接触磨损微观机理及磨损控制[D];江苏大学;2008年
4 胡龙飞;铝型材壁板挤压模具结构优化设计研究[D];合肥工业大学;2008年
5 潘健怡;铝合金型材挤压的数值模拟及模具结构优化研究[D];华南理工大学;2010年
6 吴向红;铝型材挤压过程有限体积数值模拟及软件开发技术的研究[D];山东大学;2006年
7 李伟;生物可降解稀土镁合金血管支架无缝管材的制备技术及性能研究[D];重庆大学;2011年
8 王匀;扁挤压筒强度分析与设计方法研究[D];燕山大学;2003年
9 刘德学;挤压变形力的数值分析及模拟方法研究[D];兰州理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 栾怀超;钢制车轮平衡块挤压模具断裂失效分析[D];上海工程技术大学;2014年
2 孙宪萍;挤压模具的摩擦学优化设计[D];合肥工业大学;2005年
3 张成兰;大型薄壁铝型材挤压模具设计及优化[D];山东大学;2014年
4 刘健;轨道列车车体型材用大型、复杂、精密挤压模具的研制[D];中南大学;2011年
5 叶南海;挤压分流模具三维结构建模及其软件系统开发[D];中南大学;2004年
6 张晓红;铝型材挤压模具CAD/CAPP集成系统关键技术研究[D];重庆大学;2003年
7 李学忠;挤压模CAD/CAM开发系统[D];重庆大学;2003年
8 何畅;铝型材挤压过程数值模拟及挤压模具结构参数优化研究[D];湖南工业大学;2013年
9 张欣;连续挤压模具等离子体材料表面改性研究[D];北京交通大学;2012年
10 何升立;连续挤压模具及其工艺参数的优化[D];合肥工业大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 刘其丕;天津举办铝型材加工技术交流会[N];中国有色金属报;2005年
2 刘其丕;天津锐新电子建精密铝工业型材研发制造基地[N];中国有色金属报;2007年
3 潇潇;新型金属陶瓷复合材料[N];中国有色金属报;2005年
4 汪恒玉;敢为天下先[N];中国有色金属报;2005年
5 汪恒玉;填补市场空白 洛铜破解D型管难题[N];中国工业报;2005年
6 ;趁热批发[N];科技日报;2005年
7 进周;中国铝型材挤压模具研讨会召开[N];中国有色金属报;2008年
8 黄红健 孙礼勇;第六届江苏省专利奖评选揭晓[N];江苏科技报;2010年
9 王红平;铜都铜业铜材公司开展技术比武提高职工技能[N];中国有色金属报;2007年
10 ;让知识产权成为创新型省份建设“加速器”[N];新华日报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978