基于有限元与人工神经网络方法的压铸机结构优化的研究

摘要

压铸机是现代压力铸造生产中必不可少的基础技术设备,并且压铸件在现代工业中的应用已经十分广泛,以至于压铸技术已经成为评价一个国家工业水平的一个重要指标,所以对压铸机产品改进设计的研究是一件很有意义的事情。
　　 本文以某企业提供的技术数据作为改进设计的主要依据。采用有限元分析的方法对压铸机整体模型进行应力与应变分析,并通过大量的有限元分析计算,形成用于优化设计的数据样本一一神经网络的样本空间,并以此训练了以头板、二板、尾板厚度为输入量预测压铸机整体应力应变的神经网络,找出压铸机应力应变和头板、二板、尾板厚度之间的映射关系。优化设计中以设定的压铸机整体应力和应变的值作为约束条件。知道了映射关系后,再使用穷举法找出在约束条件之下的所有适合的改进方案,然后再把所有的方案进行比较,最终找出最佳的改进设计方案。
　　 论文的主要目的是希望在压铸机的三大板的设计中,在满足使用要求的前提下,能够最大限度地减少材料的使用、降低压铸机的制造成本,从而为压铸机生产厂家创造更大的利润,为国家节约更多的原材料。这一针对压铸机的优化设计方法为以后的压铸机改进设计提供了一个新的途径,对于其他机械产品的优化设计也有很大的借鉴意义。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录、注释表

致谢

第一章 绪论

1.1 压铸机的发展历史与现状

1.1.1 国外概况

1.1.2 国内概况

1.2 课题来源

1.3 课题研究的意义

1.4 本论文研究的主要内容

1.5 本章小结

第二章 有限元分析方法

2.1 有限元分析方法简介

2.2 有限元分析方法的基本思想

2.3 有限元分析方法的分析步骤

2.4 本章小结

第三章 压铸机的有限元分析

3.1 有限元分析模型的建立

3.2 载荷分析处理

3.2.1 动、静模板分型面上的最大载荷

3.2.2 注射缸中最大压射力和冲击载荷

3.3 定义边界条件并求解

3.3.1 压铸机三大板和C形架的位移约束

3.3.2 压铸机载荷的施加

3.4 结果分析

3.4.1 整体位移和应力情况

3.4.2 头板的位移和应力情况

3.4.3 二板的位移和应力情况

3.4.4 尾板的位移和应力情况

3.4.5 大杠的位移和应力情况

3.4.6 C形架的位移和应力情况

3.5 本章小结

第四章 人工神经网络及其方法

4.1 人工神经网络简介

4.1.1 人工神经网络的发展历程

4.1.2 人工神经网络的主要特征

4.1.3 人工神经网络的神经元模型

4.2 Elman神经网络结构与算法

4.2.1 Elman神经网络的结构

4.2.1 Elman神经网络的算法

4.3 本章小结

第五章 基于神经网络的压铸机结构优化设计

5.1 基于人工神经网络的优化设计模型

5.1.1 Elman神经网络输入、输出节点的选取

5.1.2 Elman神经网络输入数据样本的归一化处理

5.1.3 Elman神经网络隐含层节点数的确定

5.2 人工神经网络模型在MATLAB中实现映射关系的建立

5.2.1 MATLAB简介

5.2.2 MATLAB中的人工神经网络工具箱函数

5.2.3 数据处理

5.2.4 输入、输出矩阵的建立

5.2.5 MATLAB程序的实现

5.3 压铸机的优化设计

5.4 预测方案的验证分析

5.4.1 整体应力及位移分析

5.4.2 三大板和大杠的应力及位移分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 存在的不足及工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文