基于kriging代理模型的優(yōu)化設(shè)計方法及其在注塑成型中的應(yīng)用.pdf

1、信息產(chǎn)品和電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展，對注塑制品的質(zhì)量提出了更高的要求，如輕便、小巧等，這些就促使了高精密塑料制品的出現(xiàn)。由于制件的壁很薄(一般為1～2mm)，所以更容易出現(xiàn)收縮、翹曲、殘余應(yīng)力等缺陷。對于這些薄殼類精密制品而言，翹曲變形嚴重影響制品的質(zhì)量。注塑成型過程是一個高度非線性時變性的多參數(shù)作用過程，所以質(zhì)量與整個過程中的各個參數(shù)相關(guān)。隨著一些大型的注塑成型分析軟件的發(fā)展和成熟，基于CAE技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計在注塑成型工藝中的應(yīng)用極大地提高了

2、制品成型的質(zhì)量和效率。然而，基于這些大型的分析軟件，實施有效的優(yōu)化設(shè)計仍然是一個有挑戰(zhàn)性的課題。 本文首先對kriging代理模型的數(shù)學機理進行了詳細闡述，它是一種基于統(tǒng)計理論的插值技術(shù)，沒有假定的具體形式，應(yīng)用靈活。隨后通過工程優(yōu)化實例將基于kriging代理模型的優(yōu)化方法與序列線性規(guī)劃算法進行了比較，結(jié)果顯示出基于kriging代理模型優(yōu)化方法的諸多優(yōu)點。 鑒于kriging代理模型近似優(yōu)化的優(yōu)點，將其引入到注塑成型

3、領(lǐng)域，同時發(fā)展了帶有隨機移動的網(wǎng)格取樣方法，并結(jié)合二者設(shè)計基于最小化響應(yīng)面和最大化期望提高加點準則的序列黑箱優(yōu)化程序。這種序列優(yōu)化設(shè)計對所建立的代理模型進行序列更新，能有效地提高最優(yōu)解精度。應(yīng)用該程序?qū)ψ⑺苤破烦尚凸に囘M行了有效的優(yōu)化設(shè)計，并基于優(yōu)化結(jié)果分析了注塑工藝參數(shù)對制件翹曲變形的影響。 提出一種同時考慮預(yù)測值及其不確定性的kriging代理模型序列近似優(yōu)化方法。這種優(yōu)化方法在每次更新模型時增加當前最優(yōu)設(shè)計和預(yù)測不確定性較

4、大的點，提高模型的全局預(yù)測精度，同時進一步提高當前最優(yōu)解處的預(yù)測精度。其中加點準則在每次加點迭代過程中所增加的新點一般為多個，稱之為多點加點準則。通過數(shù)學函數(shù)對所提出的序列近似優(yōu)化方法進行了較詳細的探討，并且與最大化期望提高加點準則進行了比較，結(jié)果顯示出本文提出的優(yōu)化方法能有效地逼近全局最優(yōu)解。在此基礎(chǔ)上，將多點加點準則引入到考慮不確定性的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計中，實現(xiàn)了序列優(yōu)化過程，并且引入了雙重kriging代理模型的構(gòu)建，不僅減小優(yōu)化過程中

5、的函數(shù)運行次數(shù)而且減小穩(wěn)健優(yōu)化過程中不確定性分析的計算量，從而有效地提高計算效率。 注塑制件的翹曲變形產(chǎn)生機理復(fù)雜，而且與注塑工藝、制件尺寸等因素的關(guān)系式高度非線性的。針對減小注塑制品翹曲的要求，建立了注塑工藝和制件幾何壁厚的優(yōu)化模型，并結(jié)合多點加點準則實施了減小翹曲的序列近似優(yōu)化設(shè)計，有效地減小了制品的翹曲變形，并分析了工藝參數(shù)以及材料參數(shù)(黏度和PVT關(guān)系)對制件翹曲變形的影響，為提高注塑制品的質(zhì)量提供了依據(jù)?？紤]到注塑工藝