水導激光加工SiC和SiC復合材料工藝參數優(yōu)化大揭秘
發(fā)布日期：2025-01-10 10:33 ????瀏覽量：
在航空航天技術(shù)迅猛發(fā)展的當下，熱端部件對材料性能的嚴苛要求，讓 SiC 和 SiCf 這類(lèi)新型高強、耐高溫陶瓷材料備受矚目。它們兼具低密度、耐高溫、耐腐蝕與優(yōu)異力學(xué)性能，卻也因陶瓷基特性，加工難度極大。激光加工憑借諸多優(yōu)勢進(jìn)入研究者視野，其中水導激光更是在精度與效率間尋得平衡，成為加工 SiCf/SiC 材料的有力手段。
水導激光加工參數與加工結果呈非線(xiàn)性關(guān)系，精準識別困難重重。構建物理模型雖理論可行，但考慮到各向異性復合材料的復雜狀況，以及等離子體、多光子相互作用等難題，實(shí)操性欠佳。
經(jīng)實(shí)驗對比，在一眾機器學(xué)習模型里，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )（ANN）模型表現亮眼，其實(shí)際實(shí)驗值與預測值之間誤差最小，平均絕對誤差（MAE）達 0.054，均方根誤差（RMSE）為 0.067 ?；?ANN 模型，再運用遺傳算法鎖定最佳加工參數組合。
從實(shí)驗流程來(lái)看，整個(gè)過(guò)程分為清晰的三個(gè)階段，實(shí)驗階段收集原始數據；預測和優(yōu)化階段借助機器學(xué)習深挖數據關(guān)聯(lián)、找尋最優(yōu)參數；驗證和解釋階段則利用物理仿真模型為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的結果 “背書(shū)”。實(shí)驗中的樣本點(diǎn)選取也頗具講究，24 個(gè)測試集樣本點(diǎn)的數據直觀(guān)呈現出不同機器學(xué)習技術(shù)預測值與實(shí)際值的貼合程度。
借助熱力圖與等值線(xiàn)圖，能清晰錨定提升加工效果的最優(yōu)參數區域：最大功率、最小間距、最大速度搭配下，加工質(zhì)量趨近最佳，力求達成無(wú)環(huán)形、小壁錐度的理想成果。物理仿真模型進(jìn)一步驗證了機器學(xué)習模型優(yōu)化結果，直觀(guān)展示出激光功率、填充間距變動(dòng)時(shí)，小孔燒損深度、孔壁錐度、圓環(huán)結構的變化態(tài)勢。
哪怕是結構簡(jiǎn)單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，只要樣本量充足，在映射加工與質(zhì)量參數關(guān)系時(shí)，相比傳統機器學(xué)習回歸模型，就有著(zhù)更低的誤差估計，優(yōu)勢盡顯。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )能夠捕捉物理模型難以呈現的非線(xiàn)性數據特質(zhì)，借助恰當的數據表征，還能深挖加工與質(zhì)量參數間的耦合奧秘，要是引入成本參數，更能兼顧質(zhì)量與成本。而物理建模仿真與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò ) “雙劍合璧”，前者為后者驗證線(xiàn)性特征與規則，助我們更透徹理解加工過(guò)程。水導激光加工 SiC/SiC 復合材料工藝參數優(yōu)化，已然在智能化與精準化的道路上大步邁進(jìn)。
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