一種樹脂混凝土骨料級(jí)配的優(yōu)化構(gòu)建算法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種樹脂混凝土骨料級(jí)配的優(yōu)化構(gòu)建算法，包括以下步驟：（1）根據(jù)實(shí)際的骨料情況選擇顆粒粒徑區(qū)間；（2）根據(jù)需要選定級(jí)配階數(shù)，并根據(jù)級(jí)配階數(shù)確定各區(qū)間粒徑范圍；（3）根據(jù)所選的級(jí)配基本參數(shù)，建立骨料級(jí)配的實(shí)際分布函數(shù)FF(D)；（4）根據(jù)所選的級(jí)配基本參數(shù)，建立骨料級(jí)配的理論分布函數(shù)FE(D)；（5）根據(jù)已經(jīng)建立的實(shí)際分布函數(shù)和理論分布函數(shù)，建立骨料級(jí)配的目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)；（6）采用現(xiàn)代優(yōu)化算法對(duì)目標(biāo)化進(jìn)行迭代求解，得到各區(qū)間分布結(jié)果。本發(fā)明的算法能夠適用于不同骨料級(jí)配階數(shù)，提高樹脂混凝土骨料級(jí)配精度，提高生產(chǎn)的樹脂混凝土材料的機(jī)械性能，使得制造的材料可以作為優(yōu)良的機(jī)床結(jié)構(gòu)件。
【專利說明】一種樹脂混凝土骨料級(jí)配的優(yōu)化構(gòu)建算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混凝土制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，是涉及一種高精密樹脂混凝土多級(jí)骨料級(jí)配比的構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超精密加工技術(shù)正從微米、亞微米級(jí)向納米級(jí)發(fā)展，這就要求加工和測(cè)量設(shè)備等具有更高的精度、靜動(dòng)態(tài)性能和熱穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的鑄鐵材料已不能滿足新機(jī)床結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，以石英砂等為骨料，樹脂作粘結(jié)劑的樹脂混凝土材料，具有高阻尼、抗振性好，熱穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，在超精密機(jī)床上已得到了一定的應(yīng)用。由于樹脂混凝土絕大部分的成分是骨料，所以骨料對(duì)樹脂混凝土的性能產(chǎn)生極其重要的影響。
[0003]顆粒堆積理論用于解決骨料級(jí)配問題，可分為不連續(xù)粒徑堆積理論和連續(xù)粒徑堆積理論。兩種理論相互聯(lián)系，并且都是追求盡可能大的堆積密度和盡可能少的孔隙率。
[0004]現(xiàn)在的顆粒堆積理論標(biāo)準(zhǔn)很多應(yīng)用于制備建筑用浙青混合料和混凝土，然而，這些級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)較多是針對(duì)建筑混凝土而非制造精密機(jī)床結(jié)構(gòu)件的樹脂混凝土，雖有借鑒意義，但是兩者有這明顯的區(qū)別；另一方面，國(guó)內(nèi)專用于樹脂混凝土的級(jí)配理論和標(biāo)準(zhǔn)幾乎為空白，不少研究只是任意選取級(jí)配方案，這些經(jīng)驗(yàn)方案并無相關(guān)理論支持，另一些利用試驗(yàn)方法獲取的級(jí)配方案，有的甚至建立了某級(jí)級(jí)配的幾十萬種方案的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，這不僅耗時(shí)耗力，而且適用性有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種樹脂混凝土骨料級(jí)配的優(yōu)化構(gòu)建算法，解決目前制造精密機(jī)床結(jié)構(gòu)件的樹脂混凝土級(jí)配方案無理論支持，適用性低的問題。
[0006]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種樹脂混凝土骨料級(jí)配的優(yōu)化構(gòu)建算法，包括以下步驟:
[0008](I)根據(jù)實(shí)際的骨料情況選擇顆粒粒徑區(qū)間；
[0009](2)根據(jù)需要選定級(jí)配階數(shù)，并根據(jù)級(jí)配階數(shù)確定各區(qū)間粒徑范圍；
[0010](3)根據(jù)所選的級(jí)配基本參數(shù)，建立骨料級(jí)配的實(shí)際分布函數(shù)Ff(D)；
[0011](4)根據(jù)所選的級(jí)配基本參數(shù)，建立骨料級(jí)配的理論分布函數(shù)Fe(D)；
[0012](5)根據(jù)已經(jīng)建立的實(shí)際分布函數(shù)和理論分布函數(shù)，建立骨料級(jí)配的目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)；
[0013](6)采用現(xiàn)代優(yōu)化算法，比如遺傳算法對(duì)目標(biāo)化進(jìn)行迭代求解，得到各區(qū)間分布結(jié)
果O
[0014]所述步驟(I)中實(shí)際的骨料情況是指工廠實(shí)際生產(chǎn)的骨料粒徑范圍，可以直接購(gòu)頭或者可以直接用實(shí)驗(yàn)設(shè)備加工而成，即沮圍為[屯，dn],式中d。為顆粒最小粒徑，dn為最大粒徑。
[0015]所述步驟(2)中根據(jù)需要選定級(jí)配階數(shù)是指根據(jù)實(shí)際需要來選定級(jí)配階數(shù)，可以是四階、五階、六階或七階。
[0016]所述步驟(2)中根據(jù)級(jí)配階數(shù)確定各區(qū)間粒徑范圍，所述粒徑范圍由工廠實(shí)際生產(chǎn)的篩子的篩選范圍來決定，選定級(jí)配階數(shù)為η時(shí)，則有各粒徑區(qū)間為Cltl~Clpd1~d2，…，
dn-1 ~dn。
[0017]所述步驟(3)中實(shí)際粒度分布函數(shù)Ff(D)是指各粒徑的累計(jì)通過率，單調(diào)不減，并有即 ；
[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種樹脂混凝土骨料級(jí)配的優(yōu)化構(gòu)建算法，其特征在于，包括以下步驟: (1)根據(jù)實(shí)際的骨料情況選擇顆粒粒徑區(qū)間； (2)根據(jù)需要選定級(jí)配階數(shù)，并根據(jù)級(jí)配階數(shù)確定各區(qū)間粒徑范圍； (3)根據(jù)所選的級(jí)配基本參數(shù)，建立骨料級(jí)配的實(shí)際分布函數(shù)Ff(D)； (4)根據(jù)所選的級(jí)配基本參數(shù)，建立骨料級(jí)配的理論分布函數(shù)Fe(D)； (5)根據(jù)已經(jīng)建立的實(shí)際分布函數(shù)和理論分布函數(shù)，建立骨料級(jí)配的目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)； (6 )采用現(xiàn)代優(yōu)化算法對(duì)目標(biāo)化進(jìn)行迭代求解，得到各區(qū)間分布結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樹脂混凝土骨料級(jí)配的優(yōu)化構(gòu)建算法，其特征在于:所述步驟(1)中實(shí)際的骨料情況是指工廠實(shí)際生產(chǎn)的骨料粒徑范圍，可以直接購(gòu)買或者可以直接用實(shí)驗(yàn)設(shè)備加工而成，即沮圍為[屯，dn]，式中d。為顆粒最小粒徑，dn為最大粒徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樹脂混凝土骨料級(jí)配的優(yōu)化構(gòu)建算法，其特征在于:所述步驟(2)中根據(jù)需要選定級(jí)配階數(shù)是指根據(jù)實(shí)際需要來選定級(jí)配階數(shù)，可以是四階、五階、六階或七階。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樹脂混凝土骨料級(jí)配的優(yōu)化構(gòu)建算法，其特征在于:所述步驟(2)中根據(jù)級(jí)配階數(shù)確定各區(qū)間粒徑范圍，所述粒徑范圍由工廠實(shí)際生產(chǎn)的篩子的篩選范圍來決定，選定級(jí)配階數(shù)為η時(shí)，則有各粒徑區(qū)間為Cltl~屯，Cl1~d2，…，Cllri~dn。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樹脂混凝土骨料級(jí)配的優(yōu)化構(gòu)建算法，其特征在于:所述步驟(3)中實(shí)際粒度分布函數(shù)Ff(D)是指各粒徑的累計(jì)通過率，單調(diào)不減，并有即Ff (d0) =O, FF(dn)=l ；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樹脂混凝土骨料級(jí)配的優(yōu)化構(gòu)建算法，其特征在于:所述步驟(4)中理論粒度分布函數(shù)Fe(D)是指各粒徑的累計(jì)通過率,即Fe(CIci)=O, Fe(dn)= I ；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樹脂混凝土骨料級(jí)配的優(yōu)化構(gòu)建算法，其特征在于:所述步驟(5)中目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)為理論分布與實(shí)際分布的方差最小，同時(shí)保證各區(qū)間顆粒量均大于零，函數(shù)為:

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樹脂混凝土骨料級(jí)配的優(yōu)化構(gòu)建算法，其特征在于:所述步驟(6)中利用現(xiàn)代優(yōu)化算法計(jì)算是指步驟(5)中構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)屬非線性問題，傳統(tǒng)算法無法求解，利用現(xiàn)代優(yōu)化算法遺傳算法可以較好的求解，同時(shí)解出s最小時(shí)的Wi，再用(i=l~n)即可得到級(jí)配結(jié)果:
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103514370SQ201310430382
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】林彬, 趙琨, 邱爽 申請(qǐng)人:天津大學(xué)