基本信息
- 项目名称：
- 基于遗传算法的有限元仿真模拟
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 遗传算法与有限元理论结合可以很好的解决微观领域的仿真模拟，例如单晶镍基合金的蠕变情况。在高温条件下，单晶镍基合金发生蠕变现象，由于孔洞或微裂纹存在于合金块里破坏了合金组织的连续性，造成了应力不均匀，因此明显降低合金的寿命由于蠕变方程是非线性的，传统的有限元模拟的方式不能完全仿真出晶体蠕变过程，因此，本文提出了利用遗传算法先收敛运算出方程参数的值，然后在利用有限元工具仿真出蠕变全过程。
- 详细介绍：
- 有限元主要应用于线性领域仿真，对于有大量参数的非线性方程一般无法模拟，本文将遗传算法应用于有限元仿真实践，仿真并分析出微观领域金属晶体蠕变时合金中不同位置应力场随时间变化的规律，并将仿真结果和实验分析进行了比较。比较结果显示在合金的蠕变期间，圆形孔洞缺陷的上、下区域为最小应力分布区，而在圆形孔洞的两侧极点处具有最大应力值，随蠕变时间延长，应力值增大，并使裂纹在该处萌生，并沿垂直于应力轴方向扩展。从而得出利用有限元结合遗传算法是研究合金蠕变应力场规律的一种有效方法，并可为微观合金蠕变特征及组织演化研究提供依据。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 在高温条件下，单晶镍基合金发生蠕变现象，由于孔洞或微裂纹存在于合金块里破坏了合金组织的连续性，造成了应力不均匀，因此明显降低合金的寿命。由于蠕变方程是非线性的，传统的有限元模拟的方式不能完全仿真出晶体蠕变过程，因此，本文提出了利用遗传算法先收敛运算出方程参数的值，然后在利用有限元工具仿真出蠕变全过程。
科学性、先进性及独特之处
- 基于有限元和遗传算法原理，建立了单晶镍基合金蠕变过程中的数学模型，利用工程数值模拟软件ANSYS对单晶镍基合金主要是其组织缺陷周围的应力分布进行了仿真模拟，这在工程模拟领域并无相关文献报道。
应用价值和现实意义
- 通过对单晶镍基合金蠕变过程中建立的数学模型，可以模拟出合金主要缺陷，为新材料的应用提供了依据。
学术论文摘要
- 基于有限元和遗传算法原理，建立了单晶镍基合金蠕变过程中的数学模型，利用工程数值模拟软件ANSYS对单晶镍基合金主要是其组织缺陷周围的应力分布进行了仿真模拟，分析了蠕变时合金中不同位置应力场随时间变化的规律，并将仿真结果和实验分析进行了比较。比较结果显示蠕变期间，在合金圆形孔洞缺陷的上、下区域具有较小的应力值，而在圆形孔洞的两侧极点处具有最大应力值。从而得出利用有限元和遗传算法结合是一种仿真微观领域的有效方法。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1.李宗翔，郭嗣琮，倪景峰 基于遗传算法的煤层注水渗透特征参数反演 [J]. 中国地质灾害与防治学报，2004，15（10）：60-63 2.许素霞，傅秀芬，宋晓宇等 改进遗传算法在入侵检测系统中的应用[J]，计算机系统应用，2007，11：104-108 3.邹全 基于智遗传算法的基元识别应用 [J]. 计算机工程与设计，2007，28（20）：4994-4995
同类课题研究水平概述
- 在国内外同类课题中，有限元主要应用于线性领域仿真，对于有大量参数的非线性方程一般无法模拟。本文将遗传算法应用于有限元仿真实践，仿真并分析出微观领域金属晶体蠕变时合金中不同位置应力场随时间变化的规律，并将仿真结果和实验分析进行了比较。比较结果显示在合金的蠕变期间，圆形孔洞缺陷的上、下区域为最小应力分布区，而在圆形孔洞的两侧极点处具有最大应力值，随蠕变时间延长，应力值增大，并使裂纹在该处萌生，并沿垂直于应力轴方向扩展。从而得出利用有限元结合遗传算法是研究合金蠕变应力场规律的一种有效方法，并可为微观合金蠕变特征及组织演化研究提供依据。在高温条件下，单晶镍基合金发生蠕变现象，由于孔洞或微裂纹存在于合金块里破坏了合金组织的连续性，造成了应力不均匀，因此明显降低合金的寿命。由于蠕变方程是非线性的，传统的有限元模拟的方式不能完全仿真出晶体蠕变过程，因此，本文提出了利用遗传算法先收敛运算出方程参数的值，然后在利用有限元工具仿真出蠕变全过程。
