徑向基函數(shù)模型在板料成形工藝多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用.pdf

1、板料沖壓成形是一種十分重要的金屬塑性加工方法，廣泛應(yīng)用于汽車、航空、航天等領(lǐng)域。由于板料成形需要經(jīng)歷復(fù)雜的變形過程，因此合理地確定成形工藝對提高產(chǎn)品的質(zhì)量和保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的作用。當(dāng)前，制造業(yè)以縮短產(chǎn)品開發(fā)和制造周期、降低產(chǎn)品開發(fā)費用以及減輕產(chǎn)品重量作為競爭目標(biāo)，所以，板料成形工藝與模具的優(yōu)化設(shè)計問題受到各國工程和研究人員的日益關(guān)注。
　　 隨著計算機技術(shù)和有限元理論的發(fā)展，利用數(shù)值模擬對板料成形進(jìn)行優(yōu)化可以減少試模

2、費用，降低實驗成本和提高生產(chǎn)效率，但進(jìn)行數(shù)值模擬時往往具有盲目性，這就造成時間和成本的大量消耗，有時甚至不能得到滿意的優(yōu)化結(jié)果。板料成形通常要滿足不拉裂、不起皺以及回彈小等多個要求，而傳統(tǒng)的簡單加權(quán)法不能很好地解決板料成形中的多目標(biāo)優(yōu)化問題。基于以上問題，本文開展了以下幾個方面的研究工作，并取得了相關(guān)的研究成果。
　　 為了提高基于數(shù)值模擬的板料成形優(yōu)化問題的建模精度，本文通過比較四種主流近似模型方法的優(yōu)缺點，提出了用于板料成形

3、的徑向基函數(shù)(RBF)近似模型方法。運用測試函數(shù)對在不同樣本數(shù)量與不同核函數(shù)形式下所建立的近似模型的精度進(jìn)行對比研究，得出逆多二次函數(shù)與高斯函數(shù)作為核函數(shù)分別在大樣本和小樣本情況下精度最高的結(jié)論，并驗證了徑向基函數(shù)近似模型方法能夠兼顧效率與精度。將該方法用于帶法蘭圓筒件成形過程的優(yōu)化，建立了壓邊力和摩擦系數(shù)對法蘭外緣輪廓均勻程度和極限拉深深度影響的近似模型，得到了精度較高的近似模型。
　　 為了節(jié)省對板料成形近似模型的優(yōu)化時間，

4、本文介紹了四種主流的多目標(biāo)遺傳算法，通過對各種算法優(yōu)缺點的比較，選擇NSGA-Ⅱ多目標(biāo)遺傳算法作為本研究的優(yōu)化算法。NSGA-Ⅱ采用種群排序方法、精英策略和二元錦標(biāo)賽選擇方法等有利措施，使得整個算法更加完善，具有更加優(yōu)越的優(yōu)化性能。通過運用3個不同類型的函數(shù)對NSGA-Ⅱ算法進(jìn)行測試，結(jié)果表明NSGA-Ⅱ是一種高效的優(yōu)化算法，適合大型工程問題采用。
　　 本文提出基于徑向基函數(shù)和NSGA-Ⅱ多目標(biāo)遺傳算法的板料成形過程優(yōu)化的RB

5、F-NSGAⅡ方法，并通過在Matlab7.5平臺上編制程序來現(xiàn)實這一方法。該方法的基本原理是：通過拉丁超立方實驗設(shè)計，利用徑向基函數(shù)近似模型方法建立起設(shè)計變量與設(shè)計響應(yīng)之間的非線性關(guān)系，并通過NSGA-Ⅱ算法對近似模型進(jìn)行尋優(yōu)，得到Pareto解，從而得出最佳的參數(shù)組合。
　　 將RBF-NSGAⅡ方法應(yīng)用于板料成形工序中，通過兩個實例分別說明了RBF-NSGAⅡ方法在坯料優(yōu)化和工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用流程。每個實例中都涉及到

6、問題描述、設(shè)計變量和約束條件的選擇、目標(biāo)函數(shù)的定義、實驗設(shè)計和RBF-NSGAⅡ方法優(yōu)化幾個方面的內(nèi)容。實例驗證了該方法在板料成形工序應(yīng)用中的可行性和有效性。
　　 將RBF-NSGAⅡ方法應(yīng)用于板料回彈優(yōu)化中，并通過兩個實例說明了RBF-NSGAⅡ方法在板料回彈優(yōu)化中的應(yīng)用流程，實例l通過優(yōu)化工藝參數(shù)來控制成形后的回彈，實例2通過優(yōu)化拉延筋來控制覆蓋件的切邊回彈。每個實例中都涉及到問題描述、設(shè)計變量和約束條件的選擇、目標(biāo)函數(shù)的