基于网格的演化设计算法及其在模具浇口位置优化中的应用

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1、基于网格的演化设计算法及其在模具浇口位置优化中的应用摘要：建立了一个四层结构的模具设计网格平台，以利用网格环境中大量的闲置资源来协同解决模具设计中复杂的优化问题。研究了一种基于该网格的演化设计算法，算法中采用了多种群演化和信息熵收缩的策略。利用该网格算法对注塑模浇口位置进行了优化设计。结果表明：所提出算法具有较高的效率，所建立的网格平台能够适应模具设计的需要。关键词：模具设计网格；演化算法；优化设计；网格算法AEvolutionAlgorithmforGridComputingandItsApplicationforMoldInjectionLocationOptimizat

2、ionAbstract：BasedontheGlobusToolkits　4,afour-layerarchitectureMoldDesignGrid(MDG)platformisconstructedfortheoptimizationdesignofinjectionmold.Withmulti-populationgeneticstrategyandinformation-entropysearchingtechnique,adevelopedgenericalgorithmisintroducedtobuildagridoptimizationalgorithmon

3、theMDG.Thealgorithmcannotonlyemployeemassivegridresourcestocollaborativecarryoutmuchcomputingtasksbutalsoreducetheextratimeofusinggridresources.InjectionlocationgateoptimizationofacellularphonecoverwasconductedontheMDGsuccessfully.Theresultsshowthattheproposedgridalgorithmhasgoodaccuracyand

4、highefficiency,andtheMDGissuitableformolddesign.Keywords：molddesigngrid;evolutionalgorithm;optimizationdesign;gridalgorithm0引言网格[1]计算是伴随着互联网技术而迅速发展起来的新型计算模式。通过网格计算技术,可以实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源等的全面共享。网格计算的本质在于以有效且优化的方式利用网络环境中各种异构松耦合资源，来实现复杂的工作负载管理和信息虚拟化功能。网格计算技术已经在物理、地球科学、气象科学和生物等科学等领域得到应用[2-4]

5、，并向先进设计和制造领域发展，逐步进入实际生产应用阶段。本文的工作是面向注塑模具设计领域，模具作为聚合物成型的重要工艺装备，其设计与制造水平直接关系到聚合物制品的质量、性能及更新速度。以塑料、橡胶为代表的聚合物材料由于其优良的加工性能和使用性能在许多领域得到广泛应用，目前其体积消耗量已超过钢、铜、铝的总和。高聚物成型过程是一个复杂的流体流动与定型过程，材料本身变形的特性以及复杂的边界条件和不确定因素使材料成型过程经历了相当复杂的变形历史和相态变化，成型中聚合物要经历熔融、熔体流动、固化等非等温、非平衡过程，并伴随有相变、分子取向、纤维取向及可能的结晶等复杂的物理、化学变化，其

6、间由于材料受热和力作用的历史不同，所形成制品的形态结构和原材料会有很大差别。由于成型过程的复杂性，长期以来高聚物成型加工过程的控制和模具设计主要依赖于工程人员的经验和技巧，具有较大盲目性，致使模具及高聚物产品的设计与制造周期长、成本高、档次低。随着新材料和新的成型方法的不断出现，问题更加突出。由于问题的复杂性，传统的设计方法不能适应现代模具发展的需要，数值模拟方法为改变这种状况提供了新的手段。然而，模具设计涉及到复杂的多物理场、多尺度分析，不仅计算规模大，一些大型和精密模具的设计还可能还需要多个设计部门的协同与合作，网格为模具设计提供了强有力的计算环境。演化算法是一种全局优化

7、概率搜索算法，在解决复杂系统优化问题中显示出良好的能力。算法的缺点是往往要对大量的个体进行复杂的适应度计算或评价，进化过程缓慢，难以满足计算速度上的要求。本文把基于信息熵的多种群遗传算法发展成为一个适宜于网格计算的演化设计方法，通过合理地使用网格环境中丰富的计算资源，有效地缩短优化设计时间。首先开发了一个四层的体系结构的模具优化设计网格平台；进一步将基于信息熵的多种群演化算法发展为一个使用于网格平台的计算方法；然后利用所开发的网格平台，对手机上面板的浇口位置进行了优化设计，并通过对不同数量的网格节点参与