[發明專利]一種基于集成計算與數據驅動的鑄造冒口設計方法

在審

• 申請號: 202010858606.4
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112100819A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 汪東紅;譚詩薪;易出山;郝新;疏達;孫寶德;李飛;祝國梁;雷四雄;董安平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;中國航發南方工業有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/08
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

1.一種基于集成計算與數據驅動的鑄造冒口設計方法，其特征在于：包括：

S1：實驗設計并按照設計進行模擬澆注

以鑄造過程中的澆注參數作為輸入參數，以冒口內縮松到上端面的距離和鑄件工藝出品率作為輸出，設計多組鑄造數值模擬Box-Behnken實驗方案；所述澆注參數包括冒口高度、冒口直徑、合金澆注溫度和型殼溫度；

搭建集成計算平臺，將設計好的澆注系統三維模型導入所述集成計算平臺，在所述集成計算平臺中設置好網格劃分、材料屬性和澆注參數，再按照所述鑄造數值模擬Box-Behnken實驗方案自動進行模擬澆注，自動計算冒口內縮松到鑄件上端面的距離和工藝出品率作為模擬結果；

S2：搭建響應數據庫

根據S1的模擬結果，搭建實驗輸入與輸出之間的響應數據庫；

S3：建立響應面近似模型

在所述集成計算平臺中，以S1中的所述輸入參數作為影響因素，以鑄件中的冒口內縮松到鑄件上端面距離和鑄件工藝出品率為考核指標，建立考核指標與影響因素之間的響應面近似模型，考察影響因素與考核指標之間的權重關系，分析工藝參數與考核目標的貢獻度；

S4：優化響應面近似模型，得到優化設計參數

基于S3得到的響應面近似模型和S2搭建的響應數據庫，在所述集成計算平臺中采用NSGA-II多目標優化方法，以平均縮松和最大縮松最小化為目的，自動尋優，計算出較優工藝參數組合值群，通過對照Pareto解，得出期望組合；所述較優工藝參數包括冒口高度、冒口直徑、合金澆注溫度、型殼溫度、界面換熱系數、澆注速度；

當得出的期望組合的結果不滿足設定閾值時，重復S1-S4，直至得到符合設定閾值的期望組合。

2.根據權利要求1所述的一種基于集成計算與數據驅動的鑄造冒口設計方法，其特征在于：所述多組鑄造數值模擬Box-Behnken實驗方案，其中，評價指標包括冒口內縮松到鑄件上端面距離y₁，鑄件工藝出品率y₂。

3.根據權利要求1所述的一種基于集成計算與數據驅動的鑄造冒口設計方法，其特征在于：所述搭建集成計算平臺，具體為：利用python語言編寫能后臺調用軟件的代碼，實現各部分的聯通與數據流的傳輸。

4.根據權利要求3所述的一種基于集成計算與數據驅動的鑄造冒口設計方法，其特征在于：所述集成計算平臺包括如下功能：

自動建立澆注系統三維模型；

自動導入設計好的澆注系統三維模型；

自動劃分網格；

自動導入預設好的模擬用澆注參數及材料數據庫；

自動計算并提取模擬結果；

自動搭建近似模型；

能自動尋優。

5.根據權利要求1所述的一種基于集成計算與數據驅動的鑄造冒口設計方法，其特征在于：所述建立考核指標與影響因素之間的響應面近似模型，包括：

S301，考察指標對評價指標的貢獻度轉化：

將貢獻度η_ij作為衡量考核質量的重要尺度，貢獻度越大，表明考核質量對貢獻因子的敏感性越小，造成的質量損失越小；

考核指標包括考核指標y₁，考核指標y₂，其中，考核指標y₁為冒口內縮松到鑄件上端面距離，y₁為望小特性；考核指標y₂為鑄件工藝出品率，y₂為望大特性；

S302，計算綜合質量損失：

分別計算冒口里縮松到鑄件上端面的距離為考核指標y₁，鑄件冒口工藝出品率為考核指標y₂的基于貢獻度的標準化質量損失，然后采用目標加權求和法將多指標響應的標準質量損失轉化為單響應指標的綜合質量損失，其中多指標是指考核指標y₁和y₂；

S303，建立二階響應面模型：

分別將N組鑄造數值模擬Box-Behnken實驗方案中的綜合質量損失作為響應值y，輸入參數作為自變量x，建立綜合質量損失y與輸入參數x之間的二階響應面模型，采用數學規劃策略求解所述輸入參數x與冒口內縮松到鑄件上表面距離、鑄件工藝出品率的響應關系。