碳纤维复合材料超声振动辅助钻孔工艺参数多目标优化方法

作     者：秦国华 赖晓春 金杨杨 王华敏 

作者机构：江西省教育厅江西省教育国际合作与教师发展中心 南昌航空大学航空制造工程学院 

出 版 物：《计算机集成制造系统》 (Computer Integrated Manufacturing Systems)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51765047) 江西省自然科学基金重点项目(20232ACB204019) 江西省重点研发计划资助项目(20203BBE53049) 

主　　题：碳纤维复合材料 超声振动钻孔 Hashin-Puck失效准则 分层因子 神经网络 MOEA/D遗传算法 

摘      要：碳纤维复合材料（CFRP）因其优越性能被广泛应用于航空航天领域，但在钻孔加工时，容易产生毛刺、分层和撕裂等缺陷，严重影响其发展应用。为了准确分析与预测CFRP钻孔过程中的分层缺陷，通过层内材料Hashin-Puck失效准则和Cohesive黏性层损伤失效机制，建立了CFRP超声振动钻孔有限元模型。与实验结果对比分析可知，轴向力和分层因子仿真值的最大误差分别为8.68%和5.54%。其次，构建了轴向力和分层因子的遗传优化神经网络预测模型，实验结果表明轴向力平均误差为3.60%，最大相对误差为7.06%。最后，建立了质量指标和效率指标为最小的多目标优化模型，并用MOEA/D遗传算法对模型求解，为CFRP钻孔工艺参数的合理选择提供切实可行的理论基础。