蟻群算法在鍛造過程預成形優(yōu)化設計中的應用.pdf

1、鍛造生產的最高目標是以最低的成本制造出具有最好質量的產品。降低鍛造成本，就要降低能量消耗，減少材料浪費；提高鍛件質量，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。預鍛模及預成形形狀對終鍛件質量有重要的影響，因而要降低鍛造成本，提高鍛造質量，最直接最有效的途徑就是對鍛造過程預成形形狀進行優(yōu)化設計。
　　 回顧國內外鍛造預成形優(yōu)化設計研究的發(fā)展及現(xiàn)狀，多種優(yōu)化方法被應用到預成形設計中的各個目標函數(shù)優(yōu)化研究中，但是缺少一種可

2、以用于各種目標函數(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，它具有較強的魯棒性、優(yōu)良的分布式計算機制、易于與其他方法相結合等優(yōu)點，并且已經在各個工程領域得到廣泛應用。本文以基本蟻群算法為基礎，把蟻群算法與有限元數(shù)值模擬方法結合起來，以預成形模具形狀為優(yōu)化對象，對鍛造過程中的多個評價目標進行了系統(tǒng)的研究，為建立一個適用于實際生產的通用的預成形設計系統(tǒng)奠定基礎。
　　 本文首先對剛粘塑性有限元的理論進行了闡述，給出了剛粘塑

3、性材料的基本假設及塑性力學基本方程，介紹了剛粘塑性有限元的變分原理及求解過程。根據(jù)最優(yōu)化設計的主要內容和一般原則，對鍛造過程中的多個評價目標的優(yōu)化建模進行了研究，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函數(shù)。詳細闡述了基本蟻群算法的機制原理和數(shù)學模型。
　　 本文以基本蟻群算法原理為基礎，通過對基本蟻群算法的改進，首先構建了一種可以應用于多元函數(shù)連續(xù)域尋優(yōu)改進蟻群算法模型，利用c語言在windows環(huán)境下編制了該改進

4、蟻群，并用兩個仿真算例驗證了該改進蟻群算法模型的有效性。本文給出了應用該改進蟻群算法對鍛造過程中預成形進行優(yōu)化設計的步驟，結合蟻群算法程序以及有限元模擬模塊程序，建立了基本的預成形設計系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)各個模塊的功能。
　　 最后，應用本文中建立的預成形設計系統(tǒng)，對一個典型的H型截面軸對稱鍛件，分別進行了基于終鍛件形狀、變形力、變形均勻性的單目標預成形優(yōu)化設計以及基于變形力和變形均勻性的多目標預成形優(yōu)化設計。優(yōu)化后，基于終鍛件形狀