板料激光弯曲成形工艺参数优化设计

摘要

该文针对激光成形技术工艺制定的难点问题,着重进行了以下研究工作:1)以高效收敛的遗传算法为优化算法,以动态显式有限元求解软件包LS—DYNA为目标函数解算器,建立了矩形板料激光弯曲成形工艺参数优化设计系统.2)在单目标优化的基础上,提出了多目标优化的概念.将单一目标按不同的权值进行线性组合,对成形的综合效果进行优化,使激光成形的工艺设计更加合理.3)针对激光成形一次扫描成形角度很小的特点,提出了多次扫描的工艺规划方案,将多次扫描加工分为粗加工和精加工两个阶段.4)在简单弯曲成形的基础上,提出了激光成形几何相关性的概念,研究激光弯曲成形和复杂三维形状的几何关系,结合激光成形工艺参数优化设计系统,制定激光成形三维形状的工艺参数.5)根据激光成形的宏观形状和微观变形,提出了折弯成形和曲面成形两种激光三维成形方式.6)根据激光成形的特点构建了人工神经网络系统,并采用试验数据和模拟结果作为学习样本,对神经网络进行训练,用于预测激光成形的弯曲角度和成形过程峰值温度.

目录

摘要

ABSTRACT

第1章绪论

1.1引言

1.2板料激光弯曲成形技术

1.3激光成形技术的发展历史及研究现状

1.3.1激光弯曲成形机理研究

1.3.2激光弯曲成形的计算模型

1.3.3激光弯曲成形的数值模拟

1.3.4激光弯曲成形的试验研究

1.4目前研究的难点及本项研究的内容和意义

第2章板料激光弯曲成形工艺优化设计

2.1引言

2.2遗传优化方法

2.2.1编码

2.2.2适应值

2.2.3遗传操作

2.2.4解码

2.3优化模型的建立

2.3.1一般问题的优化模型

2.3.2板料激光弯曲成形工艺模式

2.3.3板料激光弯曲成形工艺优化模型建立

2.4目标函数解算器

2.4.1热力耦合的有限元方程

2.4.2有限元显式解法

2.4.3解算过程关键问题的处理

2.4.4解算器求解结果的验证

2.5优化系统的构建

2.5.1遗传算法关键问题的处理

2.5.2优化系统建立

2.5.3优化算例

2.6基于优化系统的多次扫描工艺设计

2.6.1粗加工工艺优化

2.6.2模拟加工

2.6.3精加工工艺的优化

2.7本章小结

第3章激光三维成形工艺优化

3.1引言

3.2基于激光折弯的激光三维成形

3.2.1几何相关性分析

3.2.2成形工艺的制定

3.3激光成形三维曲面形状

3.3.1激光成形的弯曲半径

3.3.2激光成形三维曲面的原理

3.3.3成形工艺制定算例

3.4本章小结

第4章用人工神经网络作为目标函数解算器

4.1引言

4.2人工神经网络的基本原理

4.2.1人工神经元

4.2.2人工神经网络的拓扑结构

4.2.3人工神经网络的连接权值

4.3 BP神经网络学习的基本原理

4.3.1 BP网络的前馈计算

4.3.2 BP网络的反馈计算

4.4神经网络的构建

4.4.1输入层的设计

4.4.2输出层的设计

4.4.3隐层的设计

4.5神经网络的训练

4.5.1训练数据的准备

4.5.2神经网络的训练

4.5.3神经网络的检测

4.6神经网络在优化计算中的应用

4.6.1神经网络筛选优化种群

4.6.2神经网络解算优化目标函数

4.7本章小结

第5章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的论文