基于多目标优化的激光拼焊板材质控制系统设计研究

摘要

近年来，随着汽车工业的蓬勃发展，经济实用的汽车以其质量轻、耗油少、安全性高而备受广大消费者的青睐。激光拼焊板的应用减低了车身质量，降低了生产成本，提高了汽车的安全性，被越来越多的使用在汽车制造厂。但长期以来，各种板材的激光焊接工艺模拟、优化及其材质控制主要通过实物试验来探索确定，这必将耗费大量的人力、物力和时间。若能应用多目标优化技术指导拼焊板设计和性能优化，则可快速准确的根据用户要求调整焊接工艺，优化控制拼焊板力学、成形性能和耐腐蚀性能，继而得到具有最佳用户目标性能的拼焊板。
　　 为此，本文在江苏省高校优势学科项目资助下，充分利用前期工作的成果，以ST12等常用激光拼焊钢板为研究对象，初步探索建立了一种具有自主知识产权的激光焊接工艺优化与材质控制的方法与系统。
　　 本文主要研究内容及创新性工作:
　　 (1)以广泛应用于各工程领域的典型深冲钢为研究对象，在大量试验的基础上探索得到了焊接工艺与深冲钢拼焊板性能之间的变化规律，建立了基于偏最小二乘回归(PartialLeastSquare，PLS)的激光拼焊板多目标优化模型。
　　 (2)利用多目标遗传算法对拼焊板的ReL、Rm、n值、r值等性能进行了多目标优化，然后利用定量的用户偏好信息值，从以上多组优化结果中选择出符合用户偏好的最终解。并将该解与拼焊板实际性能测试结果相对比，以期对最终解进行精度检验与控制，使其达到最优。
　　 (3)以上述研究成果为基础，探索设计出一种基于多目标优化的激光拼焊板材质控制系统。该系统可根据用户对拼焊板的不同目标性能需求，分别进行相应的材质控制及工艺优化。经工程实践应用表明，该系统具有较好的工程适用性，可以推广应用于各种板材的激光焊接领域。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景和意义

1．2 激光拼焊板计算机模拟及材质控制研究历程及现状

1．3 本文的主要研究内容

1．4 本章小结

第二章 试验材料和试验方案

2．1 试验设备和试验材料

2．1．1 激光焊接设备

2．1．2 试验材料

2．2 力学性能与成形性能试验

2．3 拼焊板组织观察

2．4 耐腐蚀性能试验

2．5 激光焊接正交试验设计

2．5．1 激光焊接正交试验设计过程

2．5．2 激光焊接正交试验方案设计

2．6 本章小结

第三章 激光焊接工艺与拼焊板组织、性能变化规律研究

3．1 拼焊板焊接接头的微观组织分析

3．1．1 焊接接头微观形貌分析

3．1．2 拼焊板焊缝组织的微观分析

3．2 拼焊板拉伸试验及其力学、成形性能分析

3．2．1 拼焊板拉伸试验结果

3．2．2 试验结果分析

3．3 拼焊板腐蚀率正交试验结果与分析

3．4 焊接工艺与拼焊板性能之间的变化规律

3．5 本章小结

第四章 激光拼焊板材质控制系统设计

4．1 系统功能结构及功能模块设计

4．1．1 系统的总体功能结构设计

4．1．2 系统功能模块设计

4．2 目标函数建立模块设计

4．2．1 目标函数建立模块输入、输出空间的选取

4．2．2 数据的预处理

4．2．3 相关性分析

4．2．4 目标函数的建立

4．2．5 多目标优化模型精度检验与控制

4．3 多目标优化模块

4．3．1 多目标遗传算法及其改进

4．3．2 算法的参数设置和约束条件

4．3．3 多目标优化结果

4．4 多属性决策模块

4．4．1 用户偏好信息录入

4．4．2 优化结果多属性决策

4．4．3 最终解的选取及检验

4．5 本章小结

第五章 材质控制系统各模块的集成与实现

5．1 系统工具的选用

5．1．1 系统编程语言的选用

5．1．2 系统数据库的选用

5．2 系统数据库的创建及调用

5．2．1 建立数据库和表文件

5．2．2 系统数据库访问技术的选用

5．3 工程实例应用分析

5．3．1 实例一ST12／镀锌板耐腐蚀性能量优的多目标优化与决策

5．3．2 实例二ST12／镀锌板屈服强度最优的多目标优化与决策

5．3．3 实例三ST12／镀锌板耐腐蚀性能最优的多目标优化与决策系统修正及升级

5．4 本章小节

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 后续研究工作建议

参考文献

致谢

攻读学位期间所获科研成果