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当期目录

    2010年, 第44卷, 第04期 刊出日期:2010-04-29 上一期    下一期
    金属学与金属工艺
    低碳钢热塑性成形过程本构模型
    金朝阳,崔振山
    2010,44 (04):  437-0441. 
    摘要 ( 3732 )  
    根据高温流动应力行为的主导软化机制不同,建立了低碳钢热塑性成形过程的动态回复和动态再结晶两阶段本构模型.采用单一内变量的位错密度演化模型描述加工硬化和动态回复对流动应力的影响;应用Avrami方程表达动态再结晶软化作用对流动应力的影响.采用Gleeble1500热模拟实验机对低碳钢进行热压缩实验,依据实验流动应力曲线确定本构模型中的参数,并分析了模型参数随变形条件的变化规律.应用建立的本构模型计算实验条件下的流变曲线,结果计算值与实验值吻合良好,表明所建立的本构模型可以用于低碳钢热压缩成形过程的数值模拟.
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    三丝GMAW焊接过程电弧中断现象分析
    华学明,王飞,马晓丽,吴毅雄,
    2010,44 (04):  442-0446. 
    摘要 ( 3740 )  
    为揭示三丝GMAW焊接过程电弧干扰、电弧中断的原因及影响因素,基于信号采集系统和高速摄像系统同步采集焊接电流、焊接电压波形和电弧形态,理论分析三丝焊电弧偏移量的影响因素.结果表明:焊丝间距越大,电弧长度越短,焊接电流和电弧中断频率越小.针对三丝焊电弧中断现象,分析了电弧偏移量增大引起电弧长度增加从而造成电弧中断的原因.以三丝焊理论分析结果指导三丝GMAW焊工艺参数的选择,通过三丝GMAW焊接工艺参数的合理选择可获得无电弧中断的稳定焊接过程.
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    响应曲面法在表面粗糙度预测模型及参数优化中的应用
    张烘州,明伟伟,安庆龙,陈明,戎斌,韩冰
    2010,44 (04):  447-0451. 
    摘要 ( 4018 )  
    分析了切削速度、进给量和切削深度对表面粗糙度的影响规律,提出了一种车削难加工材料钛合金TC11表面粗糙度的建模方法.采用中心组合设计方法,建立了用于表面粗糙度预测的多元回归模型,运用方差分析检验了该预测模型的拟合度,利用响应曲面法对表面粗糙度建立等值响应曲面,从而可以通过切削参数的优化在保证加工质量的前提下获得更高的材料去除率,实现难加工材料钛合金高效切削.
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    薄壁异形管面内绕弯过程的模拟与实验研究
    张卿卿,李大永,彭颖红,徐志伟
    2010,44 (04):  452-0456. 
    摘要 ( 3924 )  
    研究了一种薄壁异形铝管面内绕弯成形过程.基于LSDYNA软件平台建立了铝管弯曲过程的有限元仿真模型,并通过实验验证了模型的可靠性.提出了该口琴形截面薄壁异形管弯曲成形过程中孔道畸变的评价方法,分析了弯曲变形后各孔道的变化规律,以及弯曲角度、弯曲半径、模具与管坯间隙和模具与管坯间的摩擦对异形管孔道畸变的影响规律.研究结果表明:异形管弯曲变形后外侧孔道缩小而内侧孔道扩大,其孔道的畸变程度近似呈线性分布;增大弯曲半径有利于减小孔道畸变程度,而弯曲角度、模具与管坯间隙和模具与管坯间的摩擦对孔道畸变影响不大.
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    气体保护药芯焊丝双丝焊接电信号稳定性分析
    王飞,华学明,马晓丽,吴毅雄,
    2010,44 (04):  457-0462. 
    摘要 ( 3528 )  
    为进一步了解CO2气体保护药芯焊丝双丝焊接过程中电弧的稳定性和避免双丝焊接过程中产生的有规律的断弧现象,设计了不同焊接参数值(电压匹配、电流匹配、焊丝间距)的系列实验,采用高速摄像系统同步拍摄了电弧形态,采用Labview信号采集系统同步采集了焊接过程中两电弧的电流、电压波形.采用电流直方图对两电弧稳定性进行了对比分析.结果表明:对于引导电弧,降低跟随电弧电压,降低跟随电弧与引导电弧的电流比例,增大焊丝间距,电弧稳定性得以提高;对于跟随电弧,降低引导电弧与跟随电弧的电流比例,降低跟随电弧电弧电压,增大电弧间距,跟随电弧中断频率降低.最后,将高速摄影拍摄到的电弧图片与采集到的电流、电压波形图相结合,说明了发生断弧现象的循环规律.
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    电子束原位合成Fe-Cr-C合金组织及力学性能
    吴晓敏,芦凤桂,陆斌峰,俞海良
    2010,44 (04):  463-0467. 
    摘要 ( 3734 )  
    应用真空电子束四线段旋转扫描方法,采用4种不同配比的Fe/Cr/C合金粉末,在低合金钢表面原位合成不同性质的表面复合层.通过对熔敷试样进行金相、扫描电镜、X射线衍射分析以及表面显微硬度测试,分析不同配比Fe/Cr/C合金粉末对表面复合层组织及力学性能的影响.结果表明:不同粉末配比所制备的表面复合层差异较大,复合层中碳化物含量随粉末中碳含量的增加而增加,硬度也随之增大;复合层呈现马氏体组织、亚共晶组织、共晶组织和过共晶组织4种不同的组织特征.为获得优良的Fe-Cr-C系耐磨材料提供了重要依据.
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    超高强度钢薄板扭曲回弹特性的数值模拟与试验分析
    郭超群,陈军,陈劼实,徐栋恺,于翔宇,白燕超
    2010,44 (04):  468-0472. 
    摘要 ( 4279 )  
    为了研究超高强度钢复杂件冲压过程中出现的扭曲回弹现象,设计了可用同一副模具成形的两端开放和一端封闭的2类S梁零件,对其成形后的扭曲回弹特性进行了数值模拟和试验验证.提出了零件整体最大扭曲量的概念,并用其作为评价扭曲回弹程度的指标,分析了压边力、摩擦以及板料轧制方向对于零件扭曲程度的影响.结果表明,在所研究的压边力范围内,扭曲程度随着压边力的减小而减小,摩擦对于2类S梁零件的扭曲回弹的影响呈现不同的规律,在较大压边力和摩擦系数下,采用垂直轧制方向板料成形导致更大的扭曲.研究结果可为预测与减少复杂零件拉深成形扭曲回弹控制提供有益的指导.
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    机械工程
    SiC/PTFE纳米复合材料定量分析方法
    陆德荣,何春霞,肖声明
    2010,44 (04):  473-0477. 
    摘要 ( 4229 )  
    为对SiC/PTFE纳米复合材料微观结构进行定量分析,运用自主开发的、基于图像处理技术的纳米复合材料微观结构分析系统,用颗粒分散度计算方法,对SiC/PTFE纳米复合材料微观结构进行了计算和分析.结果表明:颗粒分散度能较好地定量表征纳米粒子在PTFE基体中分散的均匀性;随着SiC纳米粒子含量增加,颗粒分散度先增大后减小;SiC纳米粒子含量为7%时,颗粒分散度较高,复合材料中纳米粒子分散较均匀;偶联剂处理可以提高SiC纳米粒子在PTFE基体中颗粒分散度.
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    展成法球面磨床的几何误差补偿
    许开州,魏臣隽,胡德金
    2010,44 (04):  478-0483. 
    摘要 ( 3933 )  
    利用多体系统运动学理论,通过变换矩阵方程,分析了系统中的移动副误差、转动副误差和正交误差原理.针对展成法球面磨削系统的结构与加工方式的独特性,提出了虚拟磨削点,建立了球面磨削系统的空间误差模型,并通过激光干涉仪进行了几何误差的测量.利用软补偿方法进行实验验证的结果表明,经过几何误差补偿后的球面加工精度有显著改善.
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    夹具定位方案稳定性评价及定位点搜索算法

    姜昂,范清林,郑丞,于奎刚,金隼
    2010,44 (04):  484-0488. 
    摘要 ( 4002 )  
    基于夹具定位方案几何稳定性概念,推导了确定性定位下夹具定位方案的几何稳定性参数表达式,并针对装配过程中偏差控制目标,提出了定位点搜索算法并对夹具定位点布置进行优化设计.通过某车型仪表板定位方案设计实例验证该算法的有效性.结果表明,所提出的方法可显著提高夹具定位方案设计的质量和效率.关键词: 夹具设计; 几何稳定性; 定位优化
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    控制批量零件加工过程偏差源的多元指数加权移动平均法
    李斯克,苗瑞,赵言正,江志斌
    2010,44 (04):  489-0494. 
    摘要 ( 4040 )  
    为了监控批量零件加工尺寸偏差的时域属性,在分析了单件零件加工尺寸偏差状态空间模型的基础上,给出了零件加工尺寸偏差与偏差源的空间关系,并提出了控制批量零件加工尺寸偏差源的多元指数加权移动平均(MEWMA)法.以批量零件加工过程偏差源为输入变量,通过仿真分析零件加工过程,比较了在偏差源阶跃型、奇异值型以及趋势型异常模式下面向偏差源的MEWMA法与面向偏差的休哈特法的统计控制.结果表明,所提出的MEWMA法具有有效性和可行性.
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    弹性支承下的齿轮传动动力学仿真分析
    符升平,项昌乐,姚寿文
    2010,44 (04):  495-0499. 
    摘要 ( 4003 )  
    为了准确得到齿轮传动系统动态特性,对传动轴进行离散处理.数值模拟齿轮啮合内部动态激励,采用改进的齿轮副动力学模型进行计算;同时,模拟各滚动轴承在润滑接触下的动态特性,考虑齿轮啮合时变特性、传动轴的弯扭耦合和支承弹性建立单级齿轮传动样机模型.仿真结果表明,支承条件不同会导致仿真结果差异较大,弹性支承更符合实际.
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    具有对称不均等负重合量的气动伺服阀特性
    訚耀保,李长明,荒木献次
    2010,44 (04):  500-0505. 
    摘要 ( 3630 )  
    分析了具有负重合量的气动伺服阀特性及各节流口的流动形式.理论分析和实验结果表明:具有均等负重合量的气动伺服阀的零位压力约为供气压力的80%;当供气侧对称不均等负重合量小于排气侧负重合量时,零位压力小于供气压力的80%;当供气侧对称不均等负重合量大于排气侧负重合量时,零位压力大于供气压力的80%;具有对称均等负重合量或对称不均等负重合量的伺服阀的最大泄漏量发生在零位附近.
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    面向结构光三维测量的两轴转台标定
    胡民政,习俊通,
    2010,44 (04):  506-0511. 
    摘要 ( 3935 )  
    提出了一种基于结构光测量数据的两轴转台标定新方法.在转台绕摆动轴转动过程中对按一定布局固定在转台上的2个标定球进行不同视角测量,通过数据分割得到每个球的数据并计算其球心,采用2个标定球球心所在圆的圆心精确标定了转台摆动轴轴线;同理,可以标定出转动轴的初始轴线.通过计算得到转动轴在任意视角的方位,从而精确标定了两轴转台的位姿,实现了多视测量数据在线自动拼合,提高了数据拼合的精度.实验证明,所提出的标定方法简单、高效,并适用于其他转台测量系统.
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    一种有机硅烷/稀土复合薄膜制备及纳米摩擦学性能
    杨倩倩,程先华,亓永
    2010,44 (04):  512-0516. 
    摘要 ( 3452 )  
    采用分子自组装技术在单晶硅基底上制备了有机硅烷/稀土(APTES/RE)复合薄膜.利用椭圆偏振仪、接触角测量仪及X射线光电子能谱(XPS)仪分析表征了薄膜的结构,并采用原子力显微镜(AFM)研究了硅基片和复合薄膜的纳米摩擦学性能.结果表明:随着探针的滑动速度和载荷的增加,针尖与样品间摩擦力增加;硅基片和复合薄膜表面的黏附力和摩擦力随着相对湿度的升高而增大;APTES/RE复合薄膜具有较低的摩擦系数及黏附力和显著的抗黏着及减摩效果,显示出其在微机构表面润滑中良好的应用前景.
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    多工位制造系统尺寸偏差线性化建模与控制
    应杨箭,苗瑞,赵言正,江志斌
    2010,44 (04):  517-0522. 
    摘要 ( 3584 )  
    为解决传统状态空间模型的系统矩阵存在非线性因子的问题,在定义了零件模型与零件偏差以及零件、夹具、机床3个坐标系的基础上,运用齐次变换方法进行了零件坐标系到机床坐标系的转换,实现了对传统状态空间模型的系统矩阵的线性化,给出了描述多工位制造系统中产品尺寸偏差传递的线性状态空间模型,增强了传统状态空间模型的可用性.实例验证了线性状态空间模型的有效性和实用性.
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    一种新的电液比例变量泵P-Q特性曲线测试方法
    徐磊,陶建峰,刘成良
    2010,44 (04):  523-0527. 
    摘要 ( 3865 )  
    对开环加载测试方法进行数值仿真和试验验证的结果发现,电液比例变量泵PQ特性曲线在恒流和恒压段分别存在较大的滞环和振动,因此提出了系统压力闭环控制的测试方法.该方法根据泵不同工作模式下测试系统不同的加载要求,在恒流模式下通过PI调节实现压力控制,在恒压模式下通过PD调节削弱压力振动,并设计了可根据泵的工作状态自动调整控制策略及控制信号的自适应控制器.对闭环加载测试方法进行数值仿真和试验验证,结果表明,所提出的方法可有效消除测试过程中存在的流量测量误差和压力振动,对电液比例变量泵PQ特性曲线测试工作的改进具有实际意义.
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    单无人搬运车/单缓冲区约束的柔性生产系统调度研究
    董义军,张功,张洁
    2010,44 (04):  528-0534. 
    摘要 ( 4083 )  
    阐述了无人搬运车( AGV)在柔性生产系统中的调度规则,并在此基础上建立了实现工件调度和AGV调度集成问题的数学模型.改进了普通的遗传算法,设计了二次解码算法,优化了基因序列,实现对遗传算法的优化.调度结果不仅给出了各加工站的优化作业顺序,而且给出了AGV的行走优化路径.实验结果表明,改进的遗传算法的计算效率比普通的遗传算法高,同等计算条件下设备利用率也明显提高.
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    基于分段Hausdorff距离的车身前脸匹配优化
    许技科,王华,郑恒雍,王伟
    2010,44 (04):  535-0539. 
    摘要 ( 4081 )  
    为提高发动机罩、前大灯、保险杠、翼子板等匹配的间隙均匀度, 提出了基于分段Hausdorff距离的匹配优化方法.该方法以3个匹配件轮廓边界线的分段Hausdorff距离加权和作为优化目标函数,采用遗传算法全局搜索最优匹配位置,并结合两款车型前脸不同区域的匹配优化实例进行验证.结果表明,所提出的方法能够显著提高匹配质量与调整效率.
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    能源与动力工程
    水平气流下竖直孔内IPA蒸发速率的实验研究
    杨康骏,丁国良,浦晖,朱禹,胡海涛
    2010,44 (04):  540-0545. 
    摘要 ( 3685 )  
    采用孔内当地传质系数(舍伍德数)表征IPA在竖直孔内的蒸发速率,对不同孔口水平气流速度和孔径条件下,竖直孔中IPA液体的当地传质系数变化情况进行了实验研究.结果表明:随着IPA液面远离孔口,IPA蒸发时存在强对流传质、对流传质和自然扩散3个阶段;气流速度越大,孔内径越大,IPA孔内当地传质系数越大;相同气流速度下,小孔(3 mm≤d≤5 mm)中的当地传质系数比微孔(0.05 mm≤d≤0.20 mm)中的当地传质系数大100倍.按照孔径范围,分别开发了适用于小孔和微孔中IPA当地传质系数关联式.
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    盐雾腐蚀对铜翅片换热器空气侧压降特性的影响
    浦晖,丁国良,胡海涛,高屹峰
    2010,44 (04):  545-0549. 
    摘要 ( 3854 )  
    为了研究盐雾腐蚀对铜翅片换热器空气侧压降特性的影响,对4种不同腐蚀程度的铜翅片换热器进行了实验,比较分析了不同雷诺数下,经过不同盐雾腐蚀程度的换热器和新换热器的压降特性.为了分析翅片亲水性的变化对压降的影响,对铜翅片静态接触角和动态接触角进行测试.结果表明,随着腐蚀时间的增加,铜翅片的静态和动态接触角逐渐增大;换热器空气侧压降逐渐增大,摩擦因子逐渐减小;当风速在0.5~2.0 m/s时,空气侧压降最大增加17.5%~21.6%.
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    腐植酸钠复合吸附剂的制备及其脱硫性能
    孙志国,陈宏文,胡国新,赵宇
    2010,44 (04):  550-0554. 
    摘要 ( 3490 )  
    采用浸渍法,制得腐植酸钠/氧化铝复合脱硫剂,研究其负载氨水前后的脱硫性能.利用傅里叶红外变换光谱仪、扫描电镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪对吸附剂样品的表面成分和结构、晶相组成进行了分析.结果表明,负载腐植酸钠后,在氧化铝纤维表面会形成一层腐植酸钠膜,可以提高载体氧化铝的脱硫性能.腐植酸钠/氧化铝浸渍氨水后,腐植酸钠膜在脱硫过程中起重要作用,对氨水有较强的吸附和保持力,可以减少氨损,长时间保持较高的SO2转化率.脱硫后的产物可以从氧化铝上洗脱,制成以硫酸氨、腐植酸铵、腐植酸钠为主要成分的复合肥,同时氧化铝纤维也可实现循环使用.
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    考虑连杆-曲轴变惯性影响的活塞二阶运动分析
    张执南,谢友柏
    2010,44 (04):  555-0559. 
    摘要 ( 3928 )  
    为分析活塞二阶运动轨迹和裙部侧向力,提出一个包括连杆和曲柄动力学在内的活塞动力学和摩擦学耦合分析模型.该模型同时也将活塞环组摩擦力、活塞销和曲轴偏置、配缸间隙对活塞动力学和摩擦学的影响考虑在内.计算和比较了连杆和曲轴变惯性对活塞二阶运动和侧向力的影响,同时也分析了配缸间隙对活塞二阶运动的影响.结果表明,连杆变惯性及配缸间隙都对活塞二阶运动和裙部侧向力有重要影响.
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    制冷陈列柜性能优化策略的应用
    曹志坤,谷波,顾众
    2010,44 (04):  560-0565. 
    摘要 ( 3716 )  
    利用改进的双流体(MTF)模型对立式敞开型陈列柜冷风幕及其四周气体流动和传热进行数值模拟,从而确定陈列柜的漏风量.通过MTF得到的结果训练并验证针对漏风量的自适应支持向量机(ASVM)算法,建立陈列柜性能的优化函数.实验测试验证结果表明,优化后的陈列柜融霜后的凝结水质量和单位展示面积每日耗电量分别减少39.2%和19.3%,明显改善了漏风.
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    碳纳米管悬浮液在微槽道热管中的应用
    覃超,刘振华
    2010,44 (04):  566-0570. 
    摘要 ( 3640 )  
    在稳定运行压力条件下,对水基多壁碳纳米管(MWNT)悬浮液为工质的水平轴向微槽道热管换热特性进行实验分析.结果表明:由水基MWNT替代去离子水后,热管性能得到改善,壁面平均温度明显下降;微槽道热管的蒸发换热系数最大提高80%;最大热流密度提高25%;热管总热阻下降了50%左右.运行压力对热管换热性能有明显影响,压力越小,MWNT悬浮液对换热特性的强化作用越显著.热管热阻和最大换热能力均随MWNT浓度的增加而提高,而当MWNT浓度增加到一定值后又随之下降,最佳浓度在2.0%左右.
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    船用冷凝系统的键合图建模与仿真研究
    倪何,程刚,孙丰瑞
    2010,44 (04):  571-0577. 
    摘要 ( 3797 )  
    应用键合图理论研究了船用蒸汽动力装置冷凝系统的仿真建模.以规范化的方式统一分析了系统中同时存在的机液能量转换、热功转换以及热传递和质量迁移等多种能量作用,从基本物理规律出发建立了其通用仿真数学建模,并结合具体算例进行验证.通过仿真结果与实测值比较,证明所建立的模型能够真实地反映实际对象的静态与动态工作特性,并具有较好的精确性和实时性,所得结论具有一定的理论和工程实用价值.
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    化学工程
    Ca(OH)2对煤炭腐植酸热解的影响
    杨继涛,丁卫华,胡国新
    2010,44 (04):  578-0583. 
    摘要 ( 3751 )  
    采用DTG、XRD及SEM技术,研究了干法混合与湿法混合下Ca(OH)2对煤炭腐植酸热解的影响.结果表明:热分解温度低于400 °C时,无论干法和湿法,Ca(OH)2对腐植酸脱吸附水和丢失官能团影响很小;440~610 °C时,湿法对应的腐植酸混合物热解失重速率高于干法;738 °C时,湿法中的腐植酸芳核结构热解失重速率达到最大值0.215 8 mg/min;Ca(OH)2在腐植酸热解中起到消除002衍射峰,吸收CO2及催化作用;Ca(OH)2与腐植酸的混合物经H2O浸泡后,Ca2+可均匀负载在腐植酸分子表面发生络合反应,提高了催化热解效果.
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    金刚石晶体生长研究进展
    赵刚,赵江,张亚非
    2010,44 (04):  584-0587. 
    摘要 ( 3814 )  
    介绍利用高温高压(HPHT)合成高质量金刚石单晶和化学气相沉积法(CVD)制备金刚石薄膜的设备、方法、工艺参数以及热丝CVD和微波等离子体CVD的优缺点;P型和N型金刚石掺杂研制现状.重点介绍N型金刚石掺杂的困难,氮、锂、钠、磷、硫等杂质的掺杂效果,共掺杂对于金刚石薄膜的影响,以及近年来P型和N型掺杂取得的成果.
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    基于Kriging代理模型的注塑产品翘曲优化
    陈巍,周雄辉,张汝珍,韩先洪,王会凤
    2010,44 (04):  588-0592. 
    摘要 ( 4019 )  
    针对传统的基于CAE的注塑产品工艺优化方法精度不高、效率低,提出了Kriging模型与自适应粒子群算法相结合的集成优化策略.Kriging模型代替CAE分析作为粒子群算法迭代过程中的适应函数,大大减少了优化算法的计算量;同时,通过在粒子群算法中引入自适应惯性权系数,加快了粒子群算法的收敛速度.算例表明,基于Kriging模型与自适应粒子群算法的优化策略可以在小样本情况下获取较高的求解精度,并通过与标准遗传算法做比较,表明该优化策略同时具有较高的计算效率.
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