基于類等勢(shì)場(chǎng)法的鍛造預(yù)成形優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的開題報(bào)告

基于類等勢(shì)場(chǎng)法的鍛造預(yù)成形優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的開題報(bào)告一、選題背景和意義鍛造成形是一種綜合加工技術(shù)，它在國(guó)防軍工、航空航天、汽車制造等諸多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。鍛造預(yù)成形是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過預(yù)成形處理，可以大幅度降低材料消耗量和成本，降低工件極值應(yīng)力和金屬含量，提高鍛造生產(chǎn)效率和質(zhì)量。然而，在預(yù)成形過程中，工件形狀復(fù)雜，物理和數(shù)學(xué)模型難以建立，不同初始狀態(tài)和各向異性條件下的預(yù)成形難以區(qū)別。因此，需要通過新的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和可靠的數(shù)值分析技術(shù)，提高鍛造預(yù)成形效率和精度。類等勢(shì)場(chǎng)法是一種新的計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，它集成了數(shù)學(xué)、物理和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，可以有效地解決工程中的形狀優(yōu)化問題和約束優(yōu)化問題。其基本思想是把優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為類等勢(shì)場(chǎng)的最優(yōu)形態(tài)問題，利用類等勢(shì)場(chǎng)的性質(zhì)和各種改進(jìn)算法，來(lái)尋找最優(yōu)解。類等勢(shì)場(chǎng)法具有計(jì)算迅速、求解精度高、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于鍛造預(yù)成形的優(yōu)化設(shè)計(jì)中。二、研究?jī)?nèi)容本文將運(yùn)用類等勢(shì)場(chǎng)法開展鍛造預(yù)成形優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究，具體內(nèi)容包括：1.建立鍛造預(yù)成形三維有限元模型，分析不同預(yù)成形條件下的材料流動(dòng)和變形行為。2.基于類等勢(shì)場(chǎng)法，采用多種優(yōu)化算法，對(duì)預(yù)成形前后工件形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，探究預(yù)成形對(duì)工件形狀和材料性能的影響。3.運(yùn)用數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)方法對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估。4.研究結(jié)果的應(yīng)用和推廣。三、研究方法1.基于CAD和ANSYS等軟件，建立鍛造預(yù)成形有限元模型，模擬不同預(yù)成形條件下的鍛造流動(dòng)工況和材料變形情況。2.運(yùn)用類等勢(shì)場(chǎng)法，采用多種優(yōu)化算法，對(duì)工件形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，尋找最優(yōu)解。3.對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，評(píng)估優(yōu)化效果和可靠性。4.為結(jié)果應(yīng)用與推廣打下基礎(chǔ)。四、預(yù)期成果1.基于類等勢(shì)場(chǎng)法，開展鍛造預(yù)成形優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，對(duì)工科項(xiàng)目開展了探索性新型問題的研究。2.通過數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，獲取實(shí)用性結(jié)果以及多方面的結(jié)論與數(shù)據(jù)，探索類等勢(shì)場(chǎng)法在工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用。3.提高優(yōu)化設(shè)計(jì)效率和精度，為鍛造預(yù)成形的生產(chǎn)應(yīng)用提供技術(shù)支持。五、研究計(jì)劃及進(jìn)度安排1.2022年1月~3月：開題研究，搜集材料，確定研究?jī)?nèi)容、目標(biāo)和策略，明確研究方法和計(jì)劃。2.2022年4月~7月：建立鍛造預(yù)成形有限元模型，分析不同預(yù)成形條件下的材料流動(dòng)和變形行為，開展算法和計(jì)算方法研究。3.2022年8月~11月：基于類等勢(shì)場(chǎng)法，采用多種優(yōu)化算法，對(duì)預(yù)成形前后工件形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，尋找最優(yōu)解，開展數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。4.2022年12月~2023年1月：完成研究，整理結(jié)果，撰寫論文并進(jìn)行答辯。六、參考文獻(xiàn)1.Lin,B.T.,Lin,C.F.,&Lee,Y.K.(2002).Engineeringoptimizationviaconformalmappinganduniformizationtheory.InternationalJournalofEngineeringScience,40(9),997-1011.2.Fiorentino,M.,&Pellegrino,C.(2013).Stressanalysisandoptimizationofcoldforgingusingthepressurenumbe.3.Kim,N.H.,&Seo,T.K.(2018).OptimizationofwarmforgingprocessforaninnerracewiththinwebusingKrigingmodelandsequentialquadraticprogrammingmethod.ProceedingsoftheInstitutionofMe