铝合金激光焊接工艺能耗及焊接质量多目标优化研究

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与传统焊接相比,铝合金激光焊接具有热输入量及热影响小、深宽比大、焊接过程自动化等优点,在现代制造业中有巨大发展潜力和应用前景。目前对于铝合金激光焊接的研究,大多数只单独考虑焊接能耗指标或焊接质量指标,而对于两者的协同优化研究较少,难以实现其综合最优。为此,本文对铝合金激光焊接能耗与焊接质量之间的协同优化进行了研究,主要工作如下:首先,基于指标体系建立原则,建立了铝合金激光焊接工艺指标体系,包括焊接能耗指标和焊接质量指标;在此基础上,分析了铝合金激光焊接工艺参数对能量利用率、焊缝显微硬度、焊缝气孔率和焊缝残余应力的影响规律及影响程度,为焊接能耗和焊接质量的优化机制研究提供支持。其次,基于Box-benhnken试验,提出一种铝合金激光焊接工艺参数优化方法。结合灰色关联分析法和熵值法,建立了铝合金激光焊接工艺参数与灰色关联度的数学模型;通过响应优化器对铝合金激光焊接工艺参数进行优化,获得了最优的铝合金激光焊接工艺参数组合。然后,提出一种铝合金激光焊接工艺多目标优化方法。建立了铝合金激光焊接工艺优化目标模型,包括能量利用率、焊缝显微硬度、焊缝气孔率和焊缝残余应力四个目标;在分析约束条件的基础上,建立了铝合金激光焊接多目标优化模型;提出了基于粒子群优化算法的模型求解方法,并对所建模型的可行性进行了分析。最后,对两种优化方法进行总结分析,并对今后的研究工作进行展望。
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