【摘 要】
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本文详细分析了皮秒激光烧蚀钛合金的机理,以双温方程为基础,使用COMSOL软件对皮秒激光单脉冲打孔、多脉冲打孔和微槽加工过程进行了有限元仿真模拟,并采用物理实验对各仿真模型的可靠性进行了验证。提出了改进的变可信度近似模型建模方法,采用Co-kriging模型代替计算成本高昂的目标函数,在现有超体积期望提升准则的基础上,提出了变复杂度超体积期望提升准则,该序贯采样方法有效的考虑了构建的变可信度近似模
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本文详细分析了皮秒激光烧蚀钛合金的机理,以双温方程为基础,使用COMSOL软件对皮秒激光单脉冲打孔、多脉冲打孔和微槽加工过程进行了有限元仿真模拟,并采用物理实验对各仿真模型的可靠性进行了验证。提出了改进的变可信度近似模型建模方法,采用Co-kriging模型代替计算成本高昂的目标函数,在现有超体积期望提升准则的基础上,提出了变复杂度超体积期望提升准则,该序贯采样方法有效的考虑了构建的变可信度近似模型的预测不确定性、高/低精度采样点对当前Pareto前沿改善的贡献以及相应的仿真成本,实现了高/低精度样本点的自适应添加,在有限的计算资源下构建了更为精确的Co-kriging模型。通过6组数值案例测试了该方法的表现,结果表明,在相同的计算成本下,该方法获得的Pareto前沿更为优异,且对初始样本点分布的敏感性最小。针对皮秒激光微槽加工过程进行工艺参数优化,采用拉丁超立方法在样本空间中选取初始高/低精度样本,分别通过物理实验和有限元仿真模型获取其相应的响应值,建立初始Co-kriging模型,并通过变复杂度超体积期望提升准则对初始Co-kriging模型进行序贯优化,获得了较高精度的Co-kriging模型。Co-kriging模型与多目标飞蛾搜索算法相结合,实现了皮秒激光微槽加工的参数优化,获取了微槽宽度和深度对应的Pareto前沿。在Pareto前沿中随机选取三组样本进行实验验证,通过结果对比验证了Co-kriging模型的可靠性,以及该优化方法的可行性。
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