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专利号: 2024113846873
申请人: 江苏师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种钢/铝异种金属激光焊接的多目标优化方法,其特征在于,具体包括以下步骤:Step1,将焊接件翘曲变形量y1、焊接件所能承受的最大拉力y2和焊接成本y3作为优化目标,将激光功率x1、焊接速度x2、离焦量x3和CeO2添加量x4作为优化设计变量,确定优化设计变量的取值范围、并设计正交试验,进行激光焊接,得到试验结果;

其中,焊接成本的计算公式如下:

式中:y3为焊接成本,单位¥;x1为激光功率,单位W;x2为焊接速度,单位mm/min;x4为CeO2添加量,单位g;

Step2,基于试验结果,将激光功率x1、焊接速度x2、离焦量x3和CeO2添加量x4作为输入,将焊接件翘曲变形量y1和焊接件所能承受的最大拉力y2作为输出,构建用RIME优化CatBoost的RIME‑CatBoost模型;

用RIME优化CatBoost的具体步骤如下:

①将CatBoost模型的学习率、最大深度作为需要优化的超参数;

②设置超参数的取值范围和RIME算法的初始参数;

③通过RIME算法的每次迭代更新超参数的组合对CatBoost模型进行训练;

④根据模型性能指标计算相应超参数组合的适应度值,选择适应度最好的超参数组合;

以焊接件所能承受的最大拉力的倒数、焊接件翘曲变形量和焊接成本作为优化算法的目标函数,基于RIME‑CatBoost模型的焊接工艺优化数学模型表示如下:式中:x1为激光功率,x2为焊接速度,x3为离焦量,x4为CeO2添加量,y1为焊接件翘曲变形量,y2为焊接件所能承受的最大拉力,y3为焊接成本,1000为焊接件所能承受的最大拉力的倒数系数,20为焊接成本的权重系数;

Step3,通过MOAVOA算法对RIME‑CatBoost模型进行多目标寻优,获得优化目标的Pareto前沿;

Step4,通过CRITIC评价法在获得的优化目标的Pareto前沿中确定工艺参数优组合。

2.根据权利要求1所述的钢/铝异种金属激光焊接的多目标优化方法,其特征在于,Step3中,通过MOAVOA算法对RIME‑CatBoost模型进行多目标寻优,具体如下:①初始化MOAVOA参数:参数包括最大迭代次数、种群大小、存档的最大容量以及目标函数的数量;

②判断当前迭代次数是否达到最大迭代次数:算法从初始迭代次数开始执行,直到达到预设的最大迭代次数为止,若当前迭代次数小于最大迭代次数,则算法继续执行迭代,否则输出Pareto前沿并结束;

③适应度计算:每个秃鹫均表示一组解,根据RIME‑CatBoost模型和焊接成本计算公式得出每个秃鹫的适应度;

④选择最佳秃鹫:在每一次迭代中,根据适应度值选择表现最好的秃鹫作为领导者,并将其存入存档中;

⑤更新秃鹫位置:根据领导者秃鹫的行为和当前策略,更新所有秃鹫的位置;

⑥判断档案大小:检测当前解集大小是否超出档案设定大小,若解集大小小于档案大小、则继续执行迭代,若解集大小大于档案大小、则通过网格机制删除密集区域中的解,保留解的多样性;

⑦更新档案:根据Pareto前沿的准则更新存档,保留非支配解;

⑧进行下一次迭代:迭代次数加1,进入步骤②重新进行迭代。

3.根据权利要求1所述的钢/铝异种金属激光焊接的多目标优化方法,其特征在于,Step4中通过CRITIC评价法在获得的优化目标的Pareto前沿中确定工艺参数优组合时,将获得的Pareto前沿采用加权聚合方法,为每个Pareto前沿分配权重,综合评价模型的表达式如下所示:式中:Z为每组实验设计的综合评价值,Wj为第j个指标的权重值,yij为第i个方案的j评价指标值,yi1为每组试验设计中的焊接件翘曲变形量,yi2为每组试验设计中的焊接件所能承受的最大拉力,yi3为每组试验设计中的焊接成本。