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基于类等势场法的锻造预成形优化设计研究的开题报告
一、选题背景和意义
锻造成形是一种综合加工技术，它在国防军工、航空航天、汽车制造等诸多行业得到广泛应用。锻造预成形是其中的一个重要环节，通过预成形处理，可以大幅度降低材料消耗量和成本，降低工件极值应力和金属含量，提高锻造生产效率和质量。然而，在预成形过程中，工件形状复杂，物理和数学模型难以建立，不同初始状态和各向异性条件下的预成形难以区别。因此，需要通过新的优化设计方法和可靠的数值分析技术，提高锻造预成形效率和精度。
类等势场法是一种新的计算机优化设计方法，它集成了数学、物理和计算机科学等多个学科的知识，可以有效地解决工程中的形状优化问题和约束优化问题。其基本思想是把优化问题转化为类等势场的最优形态问题，利用类等势场的性质和各种改进算法，来寻找最优解。类等势场法具有计算迅速、求解精度高、应用范围广等优点，可以应用于锻造预成形的优化设计中。
二、研究内容
本文将运用类等势场法开展锻造预成形优化设计的研究，具体内容包括：
1.建立锻造预成形三维有限元模型，分析不同预成形条件下的材料流动和变形行为。
2.基于类等势场法，采用多种优化算法，对预成形前后工件形状进行优化设计，探究预成形对工件形状和材料性能的影响。
3.运用数值计算和实验方法对优化结果进行验证和评估。
4.研究结果的应用和推广。
三、研究方法
1.基于CAD和ANSYS等软件，建立锻造预成形有限元模型，模拟不同预成形条件下的锻造流动工况和材料变形情况。
2.运用类等势场法，采用多种优化算法，对工件形状进行优化设计，寻找最优解。
3.对优化结果进行数值计算和实验验证，评估优化效果和可靠性。
4.为结果应用与推广打下基础。
四、预期成果
1.基于类等势场法，开展锻造预成形优化设计研究，对工科项目开展了探索性新型问题的研究。
2.通过数值计算和实验验证，获取实用性结果以及多方面的结论与数据，探索类等势场法在工业制造领域的应用。
3.提高优化设计效率和精度，为锻造预成形的生产应用提供技术支持。
五、研究计划及进度安排
1.2022年1月~3月：开题研究，搜集材料，确定研究内容、目标和策略，明确研究方法和计划。
2.2022年4月~7月：建立锻造预成形有限元模型，分析不同预成形条件下的材料流动和变形行为，开展算法和计算方法研究。
3.2022年8月~11月：基于类等势场法，采用多种优化算法，对预成形前后工件形状进行优化设计，寻找最优解，开展数值计算和实验验证。
4.2022年12月~2023年1月：完成研究，整理结果，撰写论文并进行答辩。
六、参考文献
1.Lin,B.T.,Lin,C.F.,&Lee,Y.K.(2002).Engineeringoptimizationviaconformalmappinganduniformizationtheory.InternationalJournalofEngineeringScience,40(9),997-1011.
2.Fiorentino,M.,&Pellegrino,C.(2013).Stressanalysisandoptimizationofcoldforgingusingthepressurenumbe.
3.Kim,N.H.,&Seo,T.K.(2018).OptimizationofwarmforgingprocessforaninnerracewiththinwebusingKrigingmodelandsequentialquadraticprogrammingmethod.ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers,PartB:JournalofEngineeringManufacture,232(11),2097-2108.