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树脂传递模塑成型充模过程建模与优化控制研究

李达  
【摘要】:材料是人类一切生产和生活水平提高的物质基础,树脂传递模塑成型(RTM)以环保、成型效率高等优点成为有潜力的复合材料成型技术。研究实现复合材料树脂传递模塑成型充模过程的高质高效生产的建模与优化问题,具有重要的理论与现实意义。本文首先介绍了复合材料树脂传递模塑成型充模过程的工艺流程,分析了充模过程的主要影响因素。通过对充模过程的深入研究,依据达西定律、气泡产生机理、气泡压缩和转移、气泡汇聚等基本原理,建立了质量指标平均孔隙率、最大孔隙率等关键变量与操作变量(七个充模压力、三个充模时间)的相关机理模型。通过对所建机理模型的仿真实验,验证了该模型的有效性。然后,利用所建立的充模过程机理模型模拟实际过程产生数据,应用偏最小二乘(PLS)方法建立了基于数据的充模过程预测模型。在预测模型的基础上,以在较短时间生产高质量的产品为优化目标,以操作变量为决策变量,建立充模过程优化模型,并利用粒子群优化(PSO)算法进行优化计算,得到操作变量的优化设定值。针对过程模型误差问题,本文采用迭代学习优化控制方法不断改进生产质量、提高生产效率,仿真结果验证了方法的有效性。


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