基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與GA的納米復(fù)合陶瓷模具材料優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用.pdf

1、“trial-error”式材料制備方法是目前陶瓷模具材料設(shè)計(jì)與開發(fā)中常用的方法,需要研究者們做大量重復(fù)性的試驗(yàn)。因此,采用先進(jìn)的智能技術(shù)進(jìn)行陶瓷模具材料設(shè)計(jì)是極為必要的。本文提出應(yīng)用計(jì)算智能技術(shù)進(jìn)行陶瓷模具材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用。
　　 本文采用BP算法建立ZrO2/TiB2/Al2O3納米復(fù)合陶瓷模具材料組分含量與力學(xué)性能之間的映射關(guān)系,實(shí)現(xiàn)了陶瓷模具材料組分和性能的正反向仿真預(yù)測(cè),優(yōu)化得到綜合性能較好的陶瓷模具材料組分配比。

2、
　　 采用逐步回歸的方法建立材料組分與單一力學(xué)性能之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步利用遺傳算法進(jìn)行單一力學(xué)性能的尋優(yōu),分別得到相對(duì)應(yīng)的組分配比。優(yōu)化后得到的納米復(fù)合陶瓷模具材料的抗彎強(qiáng)度最佳值為649MPa,對(duì)應(yīng)的添加相TiB2和Al2O3的體積百分含量分別為8.0vol％和7.1vol％；硬度的最佳值為10.36GPa,對(duì)應(yīng)的添加相TiB2和Al2O3的體積百分含量分別為8.1vol％和6.8vol％:斷裂韌性的最佳值

3、為9.69MPa·m1/2,對(duì)應(yīng)的添加相TiB2和Al2O3的體積百分含量分別為0和7.0vol％。進(jìn)一步地利用多目標(biāo)遺傳算法建立了綜合力學(xué)性能的優(yōu)化模型,得到綜合力學(xué)性能最佳時(shí),添加相TiB2和Al2O3的體積百分含量分別為8.4％和7.3％。
　　 采用兩種BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法的結(jié)合方法:一是采用遺傳算法優(yōu)化初始連接權(quán)值和閾值(BP-GA1):二是采用遺傳算法同時(shí)優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始連接權(quán)值、閾值,及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(BP-G

4、A2)。將這兩種方法應(yīng)用到ZrO2/TiB2/Al2O3納米復(fù)合陶瓷模具材料的設(shè)計(jì)中,實(shí)現(xiàn)了材料組分和性能的雙向仿真預(yù)測(cè),優(yōu)化得到綜合力學(xué)性能較好的陶瓷模具材料組分配比。利用此配比制備陶瓷模具材料,并進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。結(jié)果表明,BP-GA2算法的仿真預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)值最為吻合,相對(duì)誤差在2％以內(nèi)。
　　 此外,利用上述優(yōu)化算法建立了納米復(fù)合陶瓷模具材料熱壓工藝參數(shù)與力學(xué)性能之間的映射關(guān)系,并根據(jù)優(yōu)化結(jié)果制備材料,測(cè)試其性能。結(jié)果表