基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡與GA的納米復合陶瓷模具材料優(yōu)化設計及應用.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、“trial-error”式材料制備方法是目前陶瓷模具材料設計與開發(fā)中常用的方法,需要研究者們做大量重復性的試驗。因此,采用先進的智能技術(shù)進行陶瓷模具材料設計是極為必要的。本文提出應用計算智能技術(shù)進行陶瓷模具材料的優(yōu)化設計及應用。
   本文采用BP算法建立ZrO2/TiB2/Al2O3納米復合陶瓷模具材料組分含量與力學性能之間的映射關(guān)系,實現(xiàn)了陶瓷模具材料組分和性能的正反向仿真預測,優(yōu)化得到綜合性能較好的陶瓷模具材料組分配比。

2、
   采用逐步回歸的方法建立材料組分與單一力學性能之間的數(shù)學關(guān)系模型,在此基礎上,進一步利用遺傳算法進行單一力學性能的尋優(yōu),分別得到相對應的組分配比。優(yōu)化后得到的納米復合陶瓷模具材料的抗彎強度最佳值為649MPa,對應的添加相TiB2和Al2O3的體積百分含量分別為8.0vol%和7.1vol%;硬度的最佳值為10.36GPa,對應的添加相TiB2和Al2O3的體積百分含量分別為8.1vol%和6.8vol%:斷裂韌性的最佳值

3、為9.69MPa·m1/2,對應的添加相TiB2和Al2O3的體積百分含量分別為0和7.0vol%。進一步地利用多目標遺傳算法建立了綜合力學性能的優(yōu)化模型,得到綜合力學性能最佳時,添加相TiB2和Al2O3的體積百分含量分別為8.4%和7.3%。
   采用兩種BP神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法的結(jié)合方法:一是采用遺傳算法優(yōu)化初始連接權(quán)值和閾值(BP-GA1):二是采用遺傳算法同時優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡的初始連接權(quán)值、閾值,及其拓撲結(jié)構(gòu)(BP-G

4、A2)。將這兩種方法應用到ZrO2/TiB2/Al2O3納米復合陶瓷模具材料的設計中,實現(xiàn)了材料組分和性能的雙向仿真預測,優(yōu)化得到綜合力學性能較好的陶瓷模具材料組分配比。利用此配比制備陶瓷模具材料,并進行力學性能測試。結(jié)果表明,BP-GA2算法的仿真預測結(jié)果與試驗值最為吻合,相對誤差在2%以內(nèi)。
   此外,利用上述優(yōu)化算法建立了納米復合陶瓷模具材料熱壓工藝參數(shù)與力學性能之間的映射關(guān)系,并根據(jù)優(yōu)化結(jié)果制備材料,測試其性能。結(jié)果表

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