《计算机辅助配方设计与优化.docVIP

计算机辅助玻璃配方优化 玻璃纤维分公司 马京明 (fiberglass branch Jingming Ma) Abstract Through analyse the design technology of the glass components, put forward the optimum densigned method for using the computer ,and provided the implement and example.this idea can using in other calculability product.the profit of economic and social are huge. Keywords optimue designed technology,glass component,calculability product 摘要 本文通过对玻璃配方设计技术的分析,提出利用计算机辅助玻璃配方的优化设计,并给出了实现方法,同时给出了设计实例. 本文的思想同样适用于其它可计算产品的优化设计.其经济效益和社会效益是巨大的. 一.概述 随着计算机技术的飞速发展，我们从事设计的工作条件得到了巨大的改善，层出不穷的计算机辅助设计工具，如各种机械CAD、电子CAD以及各种计算机仿真软件等，极大地缩短了新品开发周期。机械、电子行业应用面广，其理论体系完善，可计算性强，因而开发该类软件的机构众多，软件也成熟得多，而化工、冶金等行业的CAD软件则由于各种原因而相对贫乏得多。本文介绍使用厦门灵捷软件公司开发的无机玻璃工程师系统优化配方. 二.配方优化设计 在无机玻璃的生产和科研工作中,为了试制新产品，改进生产工艺以降低生产成本,需要对玻璃配方改良，对需要改进的配方做许多试验，试验各种配方组合下所形成玻璃的相关物理性能指标，寻找出符合我们目标要求的经济合理的配方。通常，为了得到所要求的物理性能，玻璃的组成会超过3种，多至10种以上，其组合数目巨大，以至于我们无法也不可能进行全部的试验。 配方设计是众多设计课题中的一种,其各组份含量的高低, 直接影响其形成产品的质量以及其工艺性能和性能价格比.传统的做法是逐次逐步试验,工作量大, 费用高昂,周期长.一旦试验基本接近目标值,则难以再进行优化. 为此，我们选用正交试验技术解决这一问题. 三.计算机辅助配方优化设计 玻璃配方物理性质的计算过程繁杂,计算量大. 计算单一配方的数据尚可由人工进行,但进行优化设计其计算量呈几何级数上升,大到以人年为单位. 随着电子计算机的飞速发展,正交设计自动化成为可能.作者采用C++语言,利用文献1的GE-SYSTEM 的配方优化设计软件包,效果理想.在该软件包内，采用正交试验设计技术，对输入的配方各组分的含量范围以及欲达到的目标值，通过计算，输出设计结果。该软件中，对玻璃物理性质的计算采用的是中国科学院院士、上海光学精密机械研究所教授干福熹先生的计算体系。 1.软件界面的规划设计： 为了方便玻璃工程师使用，降低对使用者计算机水平的要求，软件使用标准的Windows 操作界面，应用拖放编程技术和数据库技术，方便输入各种数据和输出设计结果，减少键盘操作，尽量利用鼠标完成设计工作。主要界面如图所示： （图1）配方和目标输入 在图1中，上部是标准的菜单及其相应的快捷按扭，下部根据设计过程的需要分4页，分别是“配方”、“设计结果”、“常用温度点”、“粘度曲线”。在“配方”页中，“配方范围”由用户输入配方的各种组成以及其百分含量范围；“配方类型”指明各组份百分含量是摩尔比还是重量比；“牌号”是指玻璃的名称；“停机条件”是确保计算机在设计运算的过程中，不陷于死循环的次数，因为有时设计结果会始终在目标要求左右徘徊而“振荡”；“总误差”是指设计的配方其性质与“目标要求”的总误差水平，缺省值为0.00001；“目标要求”提供给用户输入所设计的配方其应达到的物理性质值，在“方式”列中，由用户选择设计结果与目标值的大小关系。 对于玻璃瓶罐来讲，还可以做轻量化设计，通过对原玻璃瓶数据的计算以及目标要求，算出可以达到轻量化要求的玻璃密度，见图2。 （图2）轻量化设计 在“设计结果”页上，显示经过优化设计后的配方组成以及该配方所形成的玻璃的各种物理性质预测值，如图3所示。在该图中，“玻璃性质”栏显示出我们要设计折射率为1.5163牌号为KKK的玻璃的两组配方的性质，其中“直接看”和“算一算”是“正交设计”方法的术语，是对优化设计结果的描述；在“配方设计结果及换算”栏中，“原始”列显示的是在设计输入界面中含量值的优化结果，其和通常小于100%，而“归一”列则将配方含量换算