蟻群算法在鍛造過(guò)程預(yù)成形優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.pdf

1、鍛造生產(chǎn)的最高目標(biāo)是以最低的成本制造出具有最好質(zhì)量的產(chǎn)品。降低鍛造成本，就要降低能量消耗，減少材料浪費(fèi)；提高鍛件質(zhì)量，要從鍛件形狀、變形均勻性以及鍛件的微觀組織等方面考慮。預(yù)鍛模及預(yù)成形形狀對(duì)終鍛件質(zhì)量有重要的影響，因而要降低鍛造成本，提高鍛造質(zhì)量，最直接最有效的途徑就是對(duì)鍛造過(guò)程預(yù)成形形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 回顧國(guó)內(nèi)外鍛造預(yù)成形優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的發(fā)展及現(xiàn)狀，多種優(yōu)化方法被應(yīng)用到預(yù)成形設(shè)計(jì)中的各個(gè)目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化研究中，但是缺少一種可

2、以用于各種目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化的優(yōu)化方法。蟻群算法作為一種新興的仿生優(yōu)化算法，它具有較強(qiáng)的魯棒性、優(yōu)良的分布式計(jì)算機(jī)制、易于與其他方法相結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)，并且已經(jīng)在各個(gè)工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文以基本蟻群算法為基礎(chǔ)，把蟻群算法與有限元數(shù)值模擬方法結(jié)合起來(lái)，以預(yù)成形模具形狀為優(yōu)化對(duì)象，對(duì)鍛造過(guò)程中的多個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，為建立一個(gè)適用于實(shí)際生產(chǎn)的通用的預(yù)成形設(shè)計(jì)系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。
　　 本文首先對(duì)剛粘塑性有限元的理論進(jìn)行了闡述，給出了剛粘塑

3、性材料的基本假設(shè)及塑性力學(xué)基本方程，介紹了剛粘塑性有限元的變分原理及求解過(guò)程。根據(jù)最優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和一般原則，對(duì)鍛造過(guò)程中的多個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)的優(yōu)化建模進(jìn)行了研究，分別建立了基于終鍛件形狀、變形力以及變形均勻性的目標(biāo)函數(shù)。詳細(xì)闡述了基本蟻群算法的機(jī)制原理和數(shù)學(xué)模型。
　　 本文以基本蟻群算法原理為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)基本蟻群算法的改進(jìn)，首先構(gòu)建了一種可以應(yīng)用于多元函數(shù)連續(xù)域?qū)?yōu)改進(jìn)蟻群算法模型，利用c語(yǔ)言在windows環(huán)境下編制了該改進(jìn)

4、蟻群，并用兩個(gè)仿真算例驗(yàn)證了該改進(jìn)蟻群算法模型的有效性。本文給出了應(yīng)用該改進(jìn)蟻群算法對(duì)鍛造過(guò)程中預(yù)成形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的步驟，結(jié)合蟻群算法程序以及有限元模擬模塊程序，建立了基本的預(yù)成形設(shè)計(jì)系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)各個(gè)模塊的功能。
　　 最后，應(yīng)用本文中建立的預(yù)成形設(shè)計(jì)系統(tǒng)，對(duì)一個(gè)典型的H型截面軸對(duì)稱鍛件，分別進(jìn)行了基于終鍛件形狀、變形力、變形均勻性的單目標(biāo)預(yù)成形優(yōu)化設(shè)計(jì)以及基于變形力和變形均勻性的多目標(biāo)預(yù)成形優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化后，基于終鍛件形狀