金属热处理试验的多响应优化分析开题报告

 2023-02-06 08:38:05

1. 研究目的与意义

机械制造业对金属材料有两方面的要求：一是要有良好的工艺性能，其中包括铸造工艺性能、锻压工艺性能、焊接工艺性能、切削加工性能和热处理工艺性能；二是要求具有良好的使用性能，这就是运转可靠，经久耐用。这两方面的性能都与金属材料的化学成分有关。然而在许多情况下单纯依靠调整化学成分却无法达到要求，为了满足制品加工或使用中的要求，必须进行热处理。

金属热处理是将工件在介质中加热到一定温度并保温一定时间，然后用一定速度冷却，以改变金属的组织结构，从而改变其性能（包括物理、化学和力学性能）的工艺。比如增加或者降低金属材料的硬度、强度、弹性、韧性、塑性等。

要想使各质量特性同时达到最优较难实现, 因为产品各质量特性之间通常存在着相关性和矛盾性, 其中一个质量特性的最优往往导致其它质量特性不能达到最优甚至不符合设计要求。所以, 传统的针对单一质量特性的设计方法已经很难满足具有多质量特性的产品的设计需求。与单一质量特性的优化相比, 多质量特性优化的难点在于如何找到一组可控的参数组合, 使得多个质量特性之间相互妥协, 从而达到整体最优。

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2. 研究内容和预期目标

研究选题的背景是金属热处理试验，研究如何优化金属试件的硬度、强度等指标。

通过三种多响应优化方法进行研究，每种方法会找到一组可控的参数组合, 使得多个指标之间相互妥协, 从而达到整体最优；对比三种方法所得到的结果是否有差别，若有差别，则应考虑如何选取最终的优化方案。

可以从三种方法各自的优缺点入手，结合金属材料各质量特性的重要度分析。

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3. 国内外研究现状

从质量损失函数法、马氏距离法和满意度函数法三种方法讨论：

（1）满意度函数法

满意度函数法是最早由Harrington[1]提出后经Derringer和Suich[2]发展起来的一种操作简单, 运用广泛的多响应优化方法。该方法根据响应变量望大、望小、望目的特性将每个估计的响应变量yi转化为相应的满意度d (yi) (i=1, 2, …, q) , 0≤d (yi) ≤1。令Ti为响应变量yi目标值, Li和Ui分别为响应变量的上下规格限。

对于望小特性的响应变量yi, 其满意度函数如公式所示：

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4. 计划与进度安排

研究技术路线：首先，了解多响应分析优化三种方法的研究现状，形成开题报告。其次，进一步收集资料，做好相关记录，形成论文提纲。再次，应用试验设计方法，设计和完成热处理试验，进而收集金属热处理后的物理特性数据，并运用多响应建模和优化方法对试验数据进行分析，写成初稿。最后，反复修改，定稿。

研究方法：运用文献分析法、回归模型分析、试验设计等方法进行研究。

研究与写作计划（初步计划，应根据实际情况进行调整）

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5. 参考文献

[1]Harrington, E C.The desirability function[J].Industrial Quality Control, 1965, 21 (10) :494-498.

[2]Derringer G.Simultaneous Optimization of Several Response Variables[J].Journal of Quality Technology, 1980, 12 (4) :214-219.

[3]Wu F C. Optimization of correlated multiple quality characteristics using desirability function[J]. Quality engineering, 2004, 17 (1) :119-126.

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