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多道搭接激光熔覆工艺参数多目标优化的研究
| 论文题名： | 多道搭接激光熔覆工艺参数多目标优化的研究 |
| 关键词： | 多道搭接激光熔覆;回归拟合模型;多目标优化;有限元仿真 |
| 摘要： | 随着汽车、船舶、航空航天、工程机械等行业的不断发展，对制造业提出了越来越高的要求，激光熔覆技术作为一种先进的现代化制造技术，已被广泛应用于合金涂层制备、表面损伤修复、复杂零件制造等各种领域。 激光熔覆过程中，搭接率、激光功率、扫描速率等工艺参数对熔覆层表面质量、熔覆效率起着决定性作用。目前，对于激光熔覆工艺参数的研究以单道单层激光熔覆为主，对于多道搭接激光熔覆的研究，仅在单道激光熔覆研究的基础上进行搭接率的选择，忽略了搭接率与各参数之间的相互影响。在大面积的合金涂层制备与表面损伤修复过程中，亟需对搭接率、激光功率、扫描速率等参数对搭接熔覆质量的影响进行研究。为改善熔覆质量及提高熔覆加工效率，需要进行多道搭接激光熔覆工艺参数多目标优化的研究。 本文将建立多道搭接激光熔覆工艺参数与熔覆质量之间的回归拟合模型，并通过多目标算法对此模型进行多道搭接激光熔覆工艺参数的多目标优化，利用有限元软件对优化后的工艺参数下的激光熔覆过程进行仿真分析。 首先对多道搭接激光熔覆的工艺参数与表征熔覆质量的质量参数进行分析，在多道搭接激光熔覆试验数据基础上，分别采用二次多项式、RBF神经网络、GRNN神经网络建立多道搭接激光熔覆工艺参数与质量参数之间的回归拟合模型，并对上述各模型拟合误差进行计算，对计算结果进行比较，选择误差最小的模型作为多道搭接激光熔覆的回归拟合模型。 其次在多道搭接激光熔覆回归拟合模型基础上建立多道搭接激光熔覆多目标优化模型，通过多目标粒子群算法对此模型进行工艺参数的多目标优化与最优解搜索，对比不同种群规模(20、30、40、50)、外部存储库容量(50、150、250)下的求解结果，得出工艺参数的最优解集合。 最后采用Abaqus软件建立激光熔覆热力耦合有限元仿真模型，将仿真结果与实验得到的熔覆层显微图像进行对比，验证有限元模型的准确性；并在优化后的工艺参数组合范围内进行多道搭接激光熔覆仿真的正交试验设计，对不同工艺参数组合下多道搭接激光熔覆的温度与残余应力进行仿真分析与研究，通过方差分析得到各工艺参数对激光熔覆残余应力影响的显著程度。 |
| 作者： | 李准 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 侯珍秀 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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