基于kriging代理模型的優(yōu)化設計方法及其在注塑成型中的應用.pdf

1、信息產品和電子產品的迅速發(fā)展，對注塑制品的質量提出了更高的要求，如輕便、小巧等，這些就促使了高精密塑料制品的出現(xiàn)。由于制件的壁很薄(一般為1～2mm)，所以更容易出現(xiàn)收縮、翹曲、殘余應力等缺陷。對于這些薄殼類精密制品而言，翹曲變形嚴重影響制品的質量。注塑成型過程是一個高度非線性時變性的多參數(shù)作用過程，所以質量與整個過程中的各個參數(shù)相關。隨著一些大型的注塑成型分析軟件的發(fā)展和成熟，基于CAE技術的優(yōu)化設計在注塑成型工藝中的應用極大地提高了

2、制品成型的質量和效率。然而，基于這些大型的分析軟件，實施有效的優(yōu)化設計仍然是一個有挑戰(zhàn)性的課題。 本文首先對kriging代理模型的數(shù)學機理進行了詳細闡述，它是一種基于統(tǒng)計理論的插值技術，沒有假定的具體形式，應用靈活。隨后通過工程優(yōu)化實例將基于kriging代理模型的優(yōu)化方法與序列線性規(guī)劃算法進行了比較，結果顯示出基于kriging代理模型優(yōu)化方法的諸多優(yōu)點。 鑒于kriging代理模型近似優(yōu)化的優(yōu)點，將其引入到注塑成型

3、領域，同時發(fā)展了帶有隨機移動的網(wǎng)格取樣方法，并結合二者設計基于最小化響應面和最大化期望提高加點準則的序列黑箱優(yōu)化程序。這種序列優(yōu)化設計對所建立的代理模型進行序列更新，能有效地提高最優(yōu)解精度。應用該程序對注塑制品成型工藝進行了有效的優(yōu)化設計，并基于優(yōu)化結果分析了注塑工藝參數(shù)對制件翹曲變形的影響。 提出一種同時考慮預測值及其不確定性的kriging代理模型序列近似優(yōu)化方法。這種優(yōu)化方法在每次更新模型時增加當前最優(yōu)設計和預測不確定性較

4、大的點，提高模型的全局預測精度，同時進一步提高當前最優(yōu)解處的預測精度。其中加點準則在每次加點迭代過程中所增加的新點一般為多個，稱之為多點加點準則。通過數(shù)學函數(shù)對所提出的序列近似優(yōu)化方法進行了較詳細的探討，并且與最大化期望提高加點準則進行了比較，結果顯示出本文提出的優(yōu)化方法能有效地逼近全局最優(yōu)解。在此基礎上，將多點加點準則引入到考慮不確定性的穩(wěn)健優(yōu)化設計中，實現(xiàn)了序列優(yōu)化過程，并且引入了雙重kriging代理模型的構建，不僅減小優(yōu)化過程中

5、的函數(shù)運行次數(shù)而且減小穩(wěn)健優(yōu)化過程中不確定性分析的計算量，從而有效地提高計算效率。 注塑制件的翹曲變形產生機理復雜，而且與注塑工藝、制件尺寸等因素的關系式高度非線性的。針對減小注塑制品翹曲的要求，建立了注塑工藝和制件幾何壁厚的優(yōu)化模型，并結合多點加點準則實施了減小翹曲的序列近似優(yōu)化設計，有效地減小了制品的翹曲變形，并分析了工藝參數(shù)以及材料參數(shù)(黏度和PVT關系)對制件翹曲變形的影響，為提高注塑制品的質量提供了依據(jù)。考慮到注塑工藝