Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong công nghệ ép phun nhựa hiện đại, việc kiểm soát và phân bố nhiệt độ trên bề mặt lòng khuôn (mold cavity) là yếu tố kỹ thuật then chốt quyết định trực tiếp đến chất lượng chi tiết (giảm thiểu độ cong vênh, co ngót thể tích, vết lõm, hiện tượng lộ sợi gia cường) và năng suất chu kỳ sản xuất. Nhiệt độ lòng khuôn cao trong giai đoạn điền đầy và nén giúp nhựa nóng chảy chảy êm, điền đầy hoàn toàn các biên dạng phức tạp; tuy nhiên, nếu không được tối ưu hóa, việc gia nhiệt có thể làm kéo dài thời gian làm nguội và tổng chu kỳ đúc. Phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng có trợ lực (Gas-Assisted Mold Temperature Control - GMTC) là giải pháp linh hoạt, chống sốc nhiệt cục bộ, áp dụng được cho nhiều loại vật liệu làm khuôn (thép, nhôm, đồng) nhưng đòi hỏi cấu trúc phân phối dòng khí phải được thiết kế chính xác để đạt độ đồng đều nhiệt độ cao nhất trên bề mặt.

Đề tài khóa luận tốt nghiệp kỹ sư ngành Công nghệ Chế tạo máy (Mã đề tài: CKM-112) tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM mang tên "Nghiên cứu tối ưu hóa lớp phủ khí phục vụ quá trình gia nhiệt lòng khuôn ép nhựa hình chữ nhật" (Research on optimizing air cover to serve the heating process for rectangular injection mold cavities) được thực hiện nhằm giải quyết bài toán tối ưu hóa hình học nắp chụp phủ khí dạng đường đa tuyến (polyline) phục vụ phân phối nhiệt đồng đều trên lòng khuôn.

Thông tin đề tài Chi tiết
Mã đề tài CKM-112
Sinh viên thực hiện Huỳnh Thị Tuyết Minh (MSSV: 20144184)
Phùng Anh Quang (MSSV: 20143184)
Trần Tường Vi (MSSV: 20143217)
Ngành đào tạo Công nghệ Chế tạo máy (Khoa Đào tạo Quốc tế / Khoa Cơ khí Chế tạo máy)
Giảng viên hướng dẫn PGS. TS. Phạm Sơn Minh
Giảng viên phản biện TS. Đào Thanh Phong
Thời gian thực hiện 19/02/2024 – 05/07/2024 (Niên khóa 2020–2024)

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

  1. Thiết kế mô hình hình học nắp chụp khí (air cover) 3D có biên dạng đa tuyến (polyline) phục vụ quá trình gia nhiệt cưỡng bức bằng khí nóng cho lòng khuôn hình chữ nhật.
  2. Xây dựng và thực hiện mô phỏng truyền nhiệt, động lực học chất lưu (CFD) trên phần mềm ANSYS CFX để thu thập cơ sở dữ liệu nhiệt độ phân bố tại 22 điểm nút đặc trưng trên bề mặt tấm insert khuôn.
  3. Ứng dụng mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) trên môi trường MATLAB để huấn luyện mô hình dự đoán trường nhiệt độ nhanh chóng và chuẩn xác dựa trên dữ liệu mô phỏng.
  4. Tích hợp thuật toán di truyền (Genetic Algorithm - GA) để tìm kiếm tọa độ độ cao tối ưu của các điểm kiểm soát trên biên dạng polyline của nắp chụp khí.
  5. Tiến hành thực nghiệm gia nhiệt thực tế bằng súng nhiệt Makita HG6530 và ghi nhận trường nhiệt độ bằng camera nhiệt Fluke; đối chiếu đánh giá giữa kết quả mô phỏng, thuật toán tối ưu hóa và thực nghiệm.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình truyền nhiệt đối lưu - bức xạ khí nóng trên bề mặt lòng khuôn ép nhựa hình chữ nhật; cấu trúc biên dạng bề mặt nắp chụp khí dạng polyline; mô hình mạng ANN và giải thuật GA trong bài toán tối ưu hóa nhiệt.
  • Phạm vi nghiên cứu: Khuôn ép dạng chữ nhật sử dụng tấm insert thép kích thước 150 mm × 70 mm (độ dày 1 mm); nguồn nhiệt khí nóng cấp ở mức nhiệt độ 400 °C trong thời gian gia nhiệt 20 giây; môi trường phòng thí nghiệm khuôn mẫu tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết truyền nhiệt và dòng chảy

Quá trình truyền nhiệt giữa luồng khí nóng từ nắp chụp vào lòng khuôn bao gồm các cơ chế dẫn nhiệt trong lòng kim loại, đối lưu nhiệt giữa dòng khí chuyển động và bề mặt khuôn, cùng với bức xạ nhiệt. Các phương trình vi phân chi phối chính được áp dụng trong mô hình tính toán bao gồm:

  • Phương trình dẫn nhiệt Fourier: $$\frac{\partial T}{\partial t} = \alpha \nabla^2 T$$ (với $\alpha$ là hệ số khuếch tán nhiệt, $T$ là nhiệt độ).

  • Phương trình truyền nhiệt bức xạ (Stefan-Boltzmann): $$Q = \sigma \cdot e \cdot T^4$$ (với $\sigma$ là hằng số Stefan-Boltzmann, $e$ là độ phát xạ nhiệt, $T$ là nhiệt độ tuyệt đối).

  • Phương trình bảo toàn năng lượng: $$\frac{\partial (\rho e)}{\partial t} + \nabla \cdot (\rho \mathbf{v} e) = \nabla \cdot (\lambda \nabla T) + \rho Q$$ (với $\rho$ là khối lượng riêng, $e$ là nội năng, $\mathbf{v}$ là vận tốc dòng, $\lambda$ là độ dẫn nhiệt).

  • Phương trình động lượng Navier-Stokes: $$\frac{\partial (\rho \mathbf{v})}{\partial t} + \nabla \cdot (\rho \mathbf{v} \mathbf{v}) = -\nabla p + \nabla \cdot (\mu \nabla \mathbf{v}) + \rho \mathbf{f}$$ (mô tả trường vận tốc và áp suất dòng khí nén chuyển động đối lưu).

Phương pháp nghiên cứu và nguồn dữ liệu

Nghiên cứu áp dụng quy trình kết hợp ba giai đoạn: Mô phỏng số CFD $\rightarrow$ Trí tuệ nhân tạo (ANN - GA) $\rightarrow$ Kiểm chứng thực nghiệm.

  • Nguồn dữ liệu mô phỏng: Tạo lập 3.750 trường hợp tọa độ độ cao polyline khác nhau trên ANSYS CFX để tính toán trường nhiệt tại 22 vị trí quan sát trên bề mặt tấm insert, cùng với các thông số nhiệt độ cực đại ($T_{max}$), cực tiểu ($T_{min}$) và độ chênh lệch nhiệt độ ($\Delta T$).
  • Phương pháp học máy: Mạng truyền thẳng (Feedforward Neural Network) nhiều lớp huấn luyện bằng thuật toán lan truyền ngược Levenberg-Marquardt (LM).
  • Phương pháp tối ưu hóa: Giải thuật di truyền GA tìm điểm cực trị của hàm mục tiêu liên kết với mạng ANN.
  • Nguồn dữ liệu thực nghiệm: Đo đạc nhiệt thực tế trên hệ thống gá đặt khuôn thép tại xưởng thực hành.

Thiết kế mô phỏng và tối ưu hóa hệ thống nắp chụp khí

Hệ thống mô hình hình học và các thông số cài đặt ban đầu cho mô phỏng dòng nhiệt trên phần mềm ANSYS được thiết lập chặt chẽ theo kích thước danh định:

Thành phần kết cấu Kích thước hình học Chiều cao / Chiều dài
Tấm insert (Insert plate) 200 mm × 100 mm (vùng gia nhiệt 150 mm × 70 mm) Chiều dày 1 mm
Nắp chụp khí (Air cover) 150 mm × 70 mm Chiều cao không gian 20 mm
Cổng cấp khí vào (Inlet) Đường kính $\varnothing 24$ mm Chiều dài ống 30 mm
Cổng thoát khí ra (Outlet) Đường kính $\varnothing 10$ mm Chiều dài ống 30 mm

Điều kiện biên và lưới tính toán (Meshing)

  • Lưới tính toán: Áp dụng lớp biên phồng (Inflation layer) với tùy chọn Total Thickness, tốc độ tăng trưởng kích thước phần tử (Growth rate) là 1,2 và chiều dày tối đa lớp biên phồng là 0,5 mm để nắm bắt chính xác gradien nhiệt và vận tốc sát bề mặt tấm insert.
  • Điều kiện đầu vào cổng nạp (Inlet): Khí nóng vuông góc với bề mặt gia nhiệt, vận tốc khí nén $90\text{ m/s}^2$, nhiệt độ khí cấp $400\text{ }^\circ\text{C}$, thời gian gia nhiệt 20 giây.
  • Điều kiện đầu ra cổng thoát (Outlet): Áp suất tương đối $0\text{ MPa}$ thoát ra môi trường.
  • Dữ liệu nhiệt độ xuất (Output Points): Thiết lập phương trình trích xuất giá trị maxVal(Temperature)@Point a tại 22 điểm bố trí trên mặt tấm phẳng (với $a$ chạy từ 1 đến 22).

Cấu trúc mô hình mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) và giải thuật GA

  • Lớp đầu vào (Input Layer): Gồm 5 nút đầu vào đại diện cho tọa độ độ cao các điểm kiểm soát của đường đa tuyến polyline.
  • Lớp ẩn (Hidden Layer): Gồm 10 nơ-ron sử dụng các hàm kích hoạt phi tuyến để ánh xạ trường quan hệ phức tạp giữa biên dạng nắp chụp và trường nhiệt.
  • Lớp đầu ra (Output Layer): Gồm 25 nút đầu ra (nhiệt độ tại 22 điểm giám sát $P_1 \div P_{22}$, nhiệt độ lớn nhất $T_{max}$, nhiệt độ nhỏ nhất $T_{min}$, và độ chênh lệch nhiệt độ $\Delta T = T_{max} - T_{min}$).
  • Phân chia tập dữ liệu: $70\div 80%$ cho tập huấn luyện (Training), $10\div 15%$ cho tập kiểm tra (Testing), và $10\div 15%$ cho tập đánh giá/kiểm định (Validation). Quá trình huấn luyện hội tụ sau 86 epoch với sai số bình phương trung bình (MSE) tối thiểu và hệ số tương quan hồi quy $R$ đạt độ tin cậy cao.
  • Thiết lập giải thuật GA: Hàm mục tiêu được lập trình trực tiếp từ mạng ANN đã huấn luyện qua cú pháp: $$\text{ObjFcn} = @(x)\ \text{sim}(\text{net}, x')$$ Quần thể cá thể GA trải qua các phép toán chọn lọc, lai ghép và đột biến để tìm ra tập tọa độ polyline cực tiểu hóa sai lệch nhiệt $\Delta T$, đồng thời tối đa hóa nhiệt độ hấp thụ đồng đều trên toàn bề mặt khuôn.

Nội dung chính theo từng chương của khóa luận

Chương 1: Giới thiệu (Introduction)

Chương 1 làm rõ tính cấp thiết của việc tối ưu hóa hình dạng nắp chụp phủ khí phục vụ gia nhiệt lòng khuôn nhằm rút ngắn chu kỳ ép phun, cải thiện chất lượng bề mặt sản phẩm nhựa, tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu phế phẩm công nghiệp. Tác giả xác định mục tiêu thiết kế nắp khí đa tuyến, ứng dụng mô phỏng CFD, huấn luyện mô hình ANN và giải thuật GA, đồng thời giới hạn phạm vi nghiên cứu trên mẫu lòng khuôn hình chữ nhật vật liệu thép tại xưởng thí nghiệm của nhà trường.

Chương 2: Tổng quan nghiên cứu (Overview of research)

Chương 2 tổng hợp các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về kiểm soát nhiệt độ khuôn ép phun. Các công trình tiêu biểu bao gồm:

  • Nghiên cứu của Kim về ảnh hưởng của nhiệt độ nước làm nguội đến độ biến dạng sản phẩm đúc.
  • Công trình tối ưu hóa hệ thống gia nhiệt chu kỳ nhiệt nhanh bằng điện sử dụng thuật toán di truyền NSGA-II kết hợp mạng nơ-ron của nhóm tác giả quốc tế (giúp tăng 17,1% độ đồng đều bề mặt và tăng 26% hiệu suất nhiệt).
  • Các nghiên cứu của Shia-Chung Chen, Phạm Sơn Minh và Jen-An Chang về công nghệ GMTC chỉ ra rằng việc nâng lưu lượng khí từ $100\text{ l/phút}$ lên $300\text{ l/phút}$ giúp tốc độ gia nhiệt đạt $28\text{ }^\circ\text{C/s}$, đồng thời mở rộng khe hở khí từ 4 mm lên 8 mm giúp giảm độ lệch nhiệt độ giữa hai điểm đo từ $110,5\text{ }^\circ\text{C}$ xuống $27\text{ }^\circ\text{C}$.
  • Các công bố trong nước của Phạm Quang Trung, Phạm Sơn Minh, Đỗ Thành Trung về mô phỏng dòng khí nóng ngoài lòng khuôn bằng ANSYS CFX, chứng minh nhiệt độ bề mặt khuôn ổn định rõ rệt sau 30 giây với độ dao động nhiệt nhỏ.

Chương 3: Cơ sở lý thuyết (Theoretical basis)

Chương 3 trình bày chi tiết chu trình ép phun hoàn chỉnh gồm 5 giai đoạn: cấp liệu hạt nhựa, gia nhiệt nóng chảy ($150\text{ }^\circ\text{C} \div 320\text{ }^\circ\text{C}$), điền đầy, nén bảo áp, làm nguội và mở khuôn lừa chi tiết ra ngoài. Nội dung phân tích sâu nguyên lý gia nhiệt đối lưu cưỡng bức của hệ thống GMTC, lợi ích truyền nhiệt của vật liệu thép làm tấm insert dày 1 mm, và thiết lập hệ phương trình toán học nhiệt - thủy khí (Fourier, Stefan-Boltzmann, Navier-Stokes). Chương này cũng định nghĩa toán học cấu trúc mạng ANN (các lớp nơ-ron, hàm kích hoạt Sigmoid/ReLU/Tanh, giải thuật lan truyền ngược) và các toán tử di truyền của GA (nhiễm sắc thể, hàm thích nghi, lai ghép, đột biến).

Chương 4: Quá trình mô phỏng – Dự đoán bằng ANN và tối ưu hóa bằng GA (Simulation - Prediction of ANN and Throttle Optimization)

Chương 4 là trọng tâm tính toán kỹ thuật của đề tài:

  • Xây dựng mô hình 3D lòng khuôn chữ nhật và nắp chụp khí trên phần mềm ANSYS với kích thước $150\text{ mm} \times 70\text{ mm}$.
  • Thực hiện chia lưới chi tiết với lớp biên phồng và chạy 3.750 trường hợp mô phỏng để xuất dữ liệu nhiệt độ tại 22 điểm nút trên tấm insert dưới tác động luồng khí $400\text{ }^\circ\text{C}$ trong 20 giây.
  • Thiết lập mô hình ANN gồm 5 ngõ vào, 1 lớp ẩn 10 nơ-ron và 25 ngõ ra trên MATLAB. Quá trình huấn luyện đạt điểm dừng tối ưu tại epoch 86, biểu đồ hồi quy thể hiện sự trùng khớp cao giữa giá trị dự đoán và kết quả mô phỏng số ANSYS CFX.
  • Thiết lập giải thuật GA với hàm thích nghi mục tiêu kết nối mạng ANN, xác lập biên trên/biên dưới của các biến tọa độ để tìm ra bộ thông số độ cao polyline tối ưu cho nắp chụp khí.

Chương 5: Thực nghiệm – Đánh giá (Experiment – Evaluation)

Chương 5 trình bày toàn bộ quá trình thử nghiệm thực tế nhằm thẩm định kết quả tối ưu:

  • Thiết bị thực nghiệm: Súng thổi khí nóng công nghiệp Makita HG6530 (công suất điều chỉnh nhiệt độ đến $400\text{ }^\circ\text{C}$), camera ghi hình phân bố nhiệt Fluke, khuôn ép có gắn tấm insert thép dày 1 mm, nắp chụp khí biên dạng phẳng nguyên bản (chưa tối ưu) và nắp chụp khí biên dạng polyline được gia công theo thông số tối ưu từ GA.
  • Tiến trình thử nghiệm: Gá đặt mẫu, hiệu chỉnh nguồn nhiệt súng nhiệt ở mức $400\text{ }^\circ\text{C}$, tiến hành thổi khí nóng vào lòng khuôn trong thời gian đúng 20 giây, sau đó sử dụng camera nhiệt Fluke chụp ảnh phân bố trường nhiệt độ bề mặt.
  • Kết quả so sánh: Đối chiếu ảnh nhiệt và đồ thị đo đạc giữa nắp chụp khí tối ưu và nắp chụp chưa tối ưu, khẳng định cấu trúc nắp polyline tối ưu giúp phân bổ nhiệt đồng đều hơn rõ rệt và nâng cao hiệu suất truyền nhiệt trên toàn bộ diện tích lòng khuôn.

Chương 6: Kết luận (Conclusion)

Chương cuối cùng tổng kết toàn bộ thành tựu của đề tài, đánh giá mức độ hoàn thành so với mục tiêu ban đầu, xác nhận tính chính xác của mô hình tích hợp ANSYS - ANN - GA và đề xuất các định hướng nghiên cứu mở rộng cho các dạng hình học lòng khuôn phức tạp hơn.

Kết quả và đóng góp kỹ thuật

Các kết quả định lượng chính

  1. Thiết lập cơ sở dữ liệu mô phỏng quy mô lớn: Thực hiện thành công 3.750 kịch bản mô phỏng số trên ANSYS CFX, trích xuất chính xác quy luật biến thiên nhiệt độ tại 22 vị trí trọng yếu trên bề mặt tấm insert thép.
  2. Độ chính xác của mô hình mạng ANN: Xây dựng cấu trúc mạng nơ-ron 5-10-25 có khả năng xấp xỉ phi tuyến trường nhiệt độ chính xác cao, hội tụ tại epoch 86 với sai số bình phương trung bình (MSE) và hệ số gradient đạt chuẩn, thay thế hiệu quả cho việc tính toán CFD tốn nhiều thời gian.
  3. Hiệu quả tối ưu hóa từ GA: Giải thuật di truyền GA tích hợp mạng ANN đã xác định thành công bộ thông số độ cao polyline tối ưu cho nắp chụp khí, giúp phân tán đều luồng khí nóng từ cổng cấp $\varnothing 24\text{ mm}$ đến cổng thoát $\varnothing 10\text{ mm}$.
  4. Kiểm chứng thực nghiệm: Kết quả thực nghiệm bằng súng nhiệt Makita HG6530 ($400\text{ }^\circ\text{C}$, 20 giây) và camera Fluke cho thấy nắp chụp khí polyline tối ưu cải thiện độ đồng đều nhiệt độ lòng khuôn, giảm thiểu độ chênh lệch nhiệt $\Delta T$ giữa các điểm đo so với nắp chụp biên dạng phẳng thông thường.

Đóng góp về mặt phương pháp

  • Đề xuất quy trình khép kín kết hợp giữa phương pháp mô phỏng số động lực học chất lưu (CFD), mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) và giải thuật tiến hóa (GA) trong bài toán kiểm soát nhiệt độ khuôn ép nhựa.
  • Cung cấp giải pháp công nghệ cải tiến kết cấu nắp chụp phủ khí GMTC dạng đa tuyến polyline có khả năng định hướng dòng khí nóng cưỡng bức, mở ra hướng đi tiết kiệm năng lượng và nâng cao chất lượng đúc cho ngành công nghiệp khuôn mẫu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của đề tài:
    • Phạm vi khảo sát hình học mới chỉ tập trung vào dạng lòng khuôn hình chữ nhật phẳng với tấm insert kích thước cố định $150\text{ mm} \times 70\text{ mm} \times 1\text{ mm}$.
    • Chế độ cấp nhiệt thực nghiệm sử dụng súng thổi khí nóng Makita HG6530 ở mức cố định $400\text{ }^\circ\text{C}$ và thời gian 20 giây, chưa khảo sát dải thông số biến thiên liên tục về áp suất và lưu lượng khí nén đầu vào.
  • Hướng phát triển tiếp theo:
    • Mở rộng thuật toán và mô hình mô phỏng cho các biên dạng lòng khuôn 3D phức tạp, có gân, góc lượn và độ sâu không đồng đều.
    • Tự động hóa tích hợp hệ thống cấp khí nóng trực tiếp vào chu trình đóng - mở khuôn thực tế trên máy ép phun công nghiệp để đánh giá trực tiếp chất lượng mẫu nhựa thành phẩm.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên và học viên cao học ngành Cơ khí Chế tạo máy, Công nghệ Khuôn mẫu, Công nghệ Vật liệu Polymer: Tham khảo quy trình thiết lập bài toán mô phỏng nhiệt - khí động trên ANSYS CFX, phương pháp cài đặt lớp biên phồng (inflation layer) và trích xuất dữ liệu đa điểm.
  • Kỹ sư R&D trong ngành ép phun nhựa và chế tạo khuôn: Ứng dụng kỹ thuật mạng nơ-ron (ANN) và giải thuật di truyền (GA) trên MATLAB để tối ưu hóa nhanh các thông số hình học hoặc thông số công nghệ mà không cần chạy lặp mô phỏng CFD nặng nề.
  • Các nghiên cứu liên quan đến công nghệ GMTC: Cung cấp thông số thực nghiệm đối chứng về nhiệt độ, vận tốc dòng khí và cấu trúc nắp chụp khí phân phối nhiệt.

Câu hỏi thường gặp

1. Nắp chụp khí (air cover) trong nghiên cứu có kích thước hình học danh định là bao nhiêu?

Theo bảng thông số mô hình hình học trong văn bản (Table 3.1), nắp chụp khí có kích thước mặt bằng là $150\text{ mm} \times 70\text{ mm}$, chiều cao không gian là $20\text{ mm}$, đi kèm cổng cấp khí vào đường kính $\varnothing 24\text{ mm}$ (dài $30\text{ mm}$) và cổng thoát khí ra đường kính $\varnothing 10\text{ mm}$ (dài $30\text{ mm}$).

2. Mô hình mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) được thiết lập với kiến trúc như thế nào?

Mạng ANN được thiết kế gồm 3 lớp:

  • Lớp đầu vào: 5 nút (đại diện cho tọa độ/độ cao polyline của mô hình chữ nhật).
  • Lớp ẩn: 10 nơ-ron thực hiện tính toán phi tuyến.
  • Lớp đầu ra: 25 nút (bao gồm giá trị nhiệt độ tại 22 điểm quan sát trên mặt insert, nhiệt độ lớn nhất $T_{max}$, nhiệt độ nhỏ nhất $T_{min}$, và độ chênh nhiệt $\Delta T$).

3. Tập dữ liệu dùng để huấn luyện và kiểm tra mô hình ANN được thu thập từ nguồn nào và quy mô ra sao?

Dữ liệu được thu thập từ quá trình mô phỏng truyền nhiệt số trên phần mềm ANSYS CFX với tổng cộng 3.750 trường hợp độ cao polyline khác nhau. Dữ liệu này được chia thành các tập: $70\div 80%$ cho huấn luyện (training), $10\div 15%$ cho kiểm tra (testing) và $10\div 15%$ cho đánh giá kiểm định (validation).

4. Thiết bị thực nghiệm được sử dụng để gia nhiệt và thu thập dữ liệu nhiệt độ là gì?

Quá trình thực nghiệm sử dụng súng thổi khí nóng công nghiệp Makita HG6530 (cài đặt nhiệt độ gia nhiệt $400\text{ }^\circ\text{C}$, thời gian thổi 20 giây) và camera nhiệt Fluke để ghi nhận hình ảnh phân bố nhiệt độ trên bề mặt tấm insert thép.

5. Hàm mục tiêu được định nghĩa như thế nào trong giải thuật di truyền (GA) trên MATLAB?

Hàm mục tiêu được xây dựng liên kết trực tiếp với mạng nơ-ron đã huấn luyện thông qua hàm ẩn: ObjFcn = @(x) sim(net, x'), trong đó GA tìm kiếm tập vector đầu vào $x$ (tọa độ biên dạng nắp khí) sao cho hàm mục tiêu đạt giá trị tối ưu về độ đồng đều và nhiệt độ gia nhiệt.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của nhóm sinh viên Phùng Anh Quang, Huỳnh Thị Tuyết Minh và Trần Tường Vi dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Phạm Sơn Minh đã hoàn thành việc nghiên cứu, mô phỏng và tối ưu hóa kết cấu nắp chụp khí cho lòng khuôn ép nhựa hình chữ nhật. Bằng cách kết hợp hiệu quả giữa mô phỏng số ANSYS CFX, mạng nơ-ron nhân tạo ANN và giải thuật di truyền GA, đề tài đã tìm ra biên dạng nắp khí dạng polyline tối ưu giúp nâng cao rõ rệt độ đồng đều nhiệt độ trên bề mặt tấm insert thép. Các kết quả đo đạc thực nghiệm với súng nhiệt Makita HG6530 và camera nhiệt Fluke đã chứng minh tính khả thi, độ tin cậy và giá trị ứng dụng thực tiễn của giải pháp trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm cho ngành công nghiệp ép phun nhựa.