基于kriging代理模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)于這些薄殼類精密制品而言，翹曲變形嚴(yán)重影響制品的質(zhì)量。注塑成型過程是一個(gè)高度非線性時(shí)變性的多參數(shù)作用過程，所以質(zhì)量與整個(gè)過程中的各個(gè)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(jì)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(shí)施有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)仍然是一個(gè)有挑戰(zhàn)性的課題。 本文首先對(duì)kriging代理模型的數(shù)學(xué)機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)闡述，它是一種基于統(tǒng)計(jì)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(shí)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(jìn)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(diǎn)。 鑒于kriging代理模型近似優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)，將其引入到注塑成型

3、領(lǐng)域，同時(shí)發(fā)展了帶有隨機(jī)移動(dòng)的網(wǎng)格取樣方法，并結(jié)合二者設(shè)計(jì)基于最小化響應(yīng)面和最大化期望提高加點(diǎn)準(zhǔn)則的序列黑箱優(yōu)化程序。這種序列優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)所建立的代理模型進(jìn)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(jìn)行了有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并基于優(yōu)化結(jié)果分析了注塑工藝參數(shù)對(duì)制件翹曲變形的影響。 提出一種同時(shí)考慮預(yù)測(cè)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(shí)增加當(dāng)前最優(yōu)設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)不確定性較

4、大的點(diǎn)，提高模型的全局預(yù)測(cè)精度，同時(shí)進(jìn)一步提高當(dāng)前最優(yōu)解處的預(yù)測(cè)精度。其中加點(diǎn)準(zhǔn)則在每次加點(diǎn)迭代過程中所增加的新點(diǎn)一般為多個(gè)，稱之為多點(diǎn)加點(diǎn)準(zhǔn)則。通過數(shù)學(xué)函數(shù)對(duì)所提出的序列近似優(yōu)化方法進(jìn)行了較詳細(xì)的探討，并且與最大化期望提高加點(diǎn)準(zhǔn)則進(jìn)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(diǎn)加點(diǎn)準(zhǔn)則引入到考慮不確定性的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)中，實(shí)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(yùn)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(jì)算量，從而有效地提高計(jì)算效率。 注塑制件的翹曲變形產(chǎn)生機(jī)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(duì)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(diǎn)加點(diǎn)準(zhǔn)則實(shí)施了減小翹曲的序列近似優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(duì)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)。考慮到注塑工藝