模式搜索和遗传算法在高密度聚乙烯管对接熔融焊接工艺中接头轮廓和强度优化中的应用

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高密度聚乙烯（HDPE）管因其多样化的连接方法而得到广泛应用。本研究通过对接熔融焊接工艺，探索焊接接头性能与接头轮廓的关系。研究通过测定极限抗拉强度评估焊接接头性能，通过分析管道外表面接头的形状（接头帽高度和宽度）和内表面接头的形状（接头根部高度和宽度）来表征接头轮廓。焊接压力、加热器温度、保温时间和冷却时间为焊接工艺参数。采用方差分析（ANOVA）进行回归分析，利用人工神经网络（ANN）分析实验结果并预测输出。应用模式搜索和遗传算法两种优化技术获得理想工艺条件并比较其性能。结果表明，模式搜索和遗传算法均能确定最优输出结果及相应的焊接参数，其中模式搜索具有相对优势。优化后的输出值为：抗拉强度约35 MPa，接头帽高度和根部高度分别为3.45 mm和4.5 mm，接头帽宽度和根部宽度分别为8 mm和6.98 mm。在焊接参数对结果的影响对比中，焊接压力对抗拉强度的影响最显著，加热板表面温度对接头轮廓几何形状的影响最显著。

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