Разработка метода многокритериальной оптимизации процессов листовой штамповки в CAE

ВВЕДЕНИЕ 5
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 7
1 Анализ методов оптимизации 7
1.1 Постановка задачи оптимизации 7
1.1.1 Критерий оптимальности и целевая функция 8
1.1.2 Переменные проектирования и ограничения 9
1.1.3 Математическая постановка задачи оптимизации 10
1.1.4 Типы задач оптимизации 13
1.2 Классификация методов оптимизации 15
1.3 Численные методы оптимизации 16
1.3.1 Методы одномерной оптимизации 19
1.3.2 Методы многомерной оптимизации 21
1.4 Методы решения многокритериальных задач оптимизации 22
1.5 Выводы 25
2 Постановка задачи оптимизации процессов листовой штамповки 26
2.1 Жизненный цикл изделий ОМД 26
2.2 Моделирование задач оптимизации 30
2.3 Решение оптимизационных задач 32
2.4 Критерии оптимальности и целевые функции 35
2.5 Переменные проектирования 37
2.6 Ограничения переменных проектирования 39
2.7 Детерминированные и стохастические задачи оптимизации 40
2.8. Выводы 44
3 Оптимизация технологических процессов в LS-OPT 46
3.1 Оптимизация на основе RSM 46
3.2 Методы работы с использованием поверхностей отклика 49
3.2.1 Подготовка к проектированию 49
3.2.2 Поэтапная оптимизация конструкции 51
3.3 Рекомендованный алгоритм проверки 54
3.4 Проблемы оптимизации систем 55
3.4.1 Глобальная оптимальность 55
3.4.2 Шумы 56
3.4.3 Неробастные проектные решения 56
3.4.4 Ложные проектные решения 57
3.4.5 Неоднозначные проектные решения 57
3.5 Этапы работы в программе LS-OPT 58
3.5.1 Графический интерфейс пользователя 58
3.5.2 Инициализация задачи оптимизации 60
3.5.3. Определение этапов 67
3.5.4. Задание переменных проектирования 69
3.5.5. Проведение выборки и построение метамодели 72
3.5.6. Выбор целевой функции и неявных ограничений 73
3.5.7. Критерии завершения 74
3.5.8. Запуск оптимизации 75
3.5.9. Просмотр результатов 75
3.6. Выводы 76
4 Разработка метода оптимизации процесса ЛШ в LS-OPT 77
4.1 Подготовка к моделированию 77
4.2 Создание базового технологического процесса 81
4.3 Анализ результатов базового моделирования 87
4.4 Выбор критерия оптимальности и постановка целевой функции 90
4.5 Определение переменных проектирования и ограничений 92
4.6 Моделирование задачи оптимизации в LS-OPT 93
4.7 Анализ результатов оптимизации 101
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 109
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 110
ПРИЛОЖЕНИЕ А 113
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 115
Купить

Листовая штамповка является одним из важнейших производственных процессов, реализуемых в автомобильной промышленности. Жесткая конкуренция ставит перед автопроизводителями по всему миру два важнейших требования: сокращение производственных затрат и повышение надежности, качества продукции. Применение компьютерного моделирования поведения объектов и процессов их изготовления способствует достижению этих требований.
Численное моделирование, с помощью метода конечных элементов (МКЭ), используются для решения широкого спектра инженерных задач, в том числе и в процессах ОМД. Конечно-элементное моделирование позволяет точно спрогнозировать производственные процессы, что значительно снижает сроки и затраты на их разработку.
Современная тенденция в области ОМД - это сочетание CAE-систем, использующих МКЭ с методами оптимизации. Такой подход имеет огромный потенциал по улучшению качества продукции и снижению затрат.
В настоящее время продолжаются научные исследования в области оптимизации процессов ОМД с использованием МКЭ. Однако большинство исследований до сих пор фокусируются на решающей части оптимизации, т. е. на выборе и применении подходящего алгоритма оптимизации. Моделирование в основном осуществляется произвольным образом, обращаясь только к конкретной задаче рассматриваемого процесса. Кроме того, выбор алгоритма оптимизации также в основном связан с конкретной задачей.
Большинство результатов оптимизации впечатляют, что стимулирует широкое применение методов оптимизации к процессам ОМД. Тем не менее, моделирование задачи оптимизации, выбор подходящего алгоритма оптимизации и правильное применение этого алгоритма к конкретному процессу ОМД требует большого опыта в области математической оптимизации. К сожалению, у большинства специалистов этот опыт отсутствует, что является препятствием для реализации всего потенциала оптимизации процессов ОМД.
Актуальность диссертации связана с потребностью в разработке стратегии оптимизации процессов ОМД, которая поможет специалистам моделировать и решать различные задачи листовой штамповки металла, независимо от типа задачи, продукта или процесса, с которыми они сталкиваются.
Цель работы заключается в разработке метода проектирования оптимальных технологических процессов листовой штамповки в САЕ-системах.
Научной новизной является создание методики решения многокритериальной задачи оптимизации многоэтапного процесса листовой штамповки типовой детали кузова легкового автомобиля.
Для решения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
1. Анализ методов решения задач оптимизации в процессах ОМД.
2. Анализ целевых функций, переменных проектирования и ограничений для проектирования оптимальных процессов листовой штамповки в CAE.
3. Разработка метода решения многокритериальной задачи оптимизации процесса листовой штамповки детали кузова автомобиля в программе LS-OPT.
Практическая ценность работы заключается в том, что разработанный метод при внедрении в производство позволит повысить эффективность разрабатываемых технологических процессов листовой штамповки, снизить затраты и улучшить качество продукции.
Магистерская диссертация состоит из введения, четырех основных глав, заключения, а также списка использованных источников. На основе настоящей магистерской диссертации докладывались две работы на научно-практических конференциях «Дни науки ТГУ» (Тольятти, ТГУ, 2017-2018 гг.).
Купить