Design of Induction Hardening-Tempering Processes by means of multi-physical models, neural networks and multi-fidelity parallel optimization

Zusammenfassung

This dissertation investigates and describes, in a broad sense, numerical methods to be adopted in the design of induction hardening-tempering processes. They include multi-physical models of the direct problems, optimization algorithms to solve inverse problems, use of surrogates and parallel computing as acceleration techniques. Multi-physical models consist of electromagnetic, thermal, metallurgical and, in case of hardening, mechanical analyses too. Due to the lack of available microstructure-dependent electromagnetic properties, their identification became a necessary step to get a complete multi-physical model. It follows the introduction of evolutionary optimization algorithms to solve inverse problems involving expensive (i.e. multi physical) field evaluations, in particular, properties identification and optimal control tasks. In this, including, on the one hand, single- and multi-fidelity metamodels (e.g. Gaussian Processes and neural networks), on the other, parallel computing, turns out to be a successful strategy.

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Bibliographische Angaben

Auflage: 1/2021
Copyrightjahr: 2021
ISBN-Online: 978-3-95900-634-7
Verlag: TEWISS, Garbsen
Sprache: Deutsch
Seiten: 170
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

Titelei/Inhaltsverzeichnis Kein Zugriff Seiten i - xxiv
1. 1.1 Objectives of the work Kein Zugriff
2. 1.2 Outline Kein Zugriff
1. 2.1 Basics of induction heating Kein Zugriff
2. 2.2 Induction heat treatment equipment Kein Zugriff
3. 1. The iron-carbon (Fe-C) phase diagram Kein Zugriff
  2. Phase transformations during quenching Kein Zugriff
  3. Austenitization and short-time austenitization Kein Zugriff
  4. Residual stress Kein Zugriff
4. 1. Phase transformations during tempering Kein Zugriff
  2. Residual stress Kein Zugriff
1. 1. Potential formulation Kein Zugriff
  2. Finite Elements Kein Zugriff
  3. Equivalent permeability in time-harmonic analysis Kein Zugriff
2. 3.2 Heat transfer equation Kein Zugriff
3. 1. Short-time austenitization Kein Zugriff
  2. Diffusion-controlled transformations during quenching Kein Zugriff
  3. Martensitic transformation Kein Zugriff
  4. Diffusion-controlled transformations in tempering Kein Zugriff
  5. Hardness Kein Zugriff
4. 3.4 Mechanical equations Kein Zugriff
5. 3.5 Multi-physical coupling Kein Zugriff
1. 1. Meta-heuristic algorithms Kein Zugriff
2. 1. Kriging (GP) Kein Zugriff
  2. Radial Basis Function (RBF) Kein Zugriff
  3. Neural Networks (NNs) Kein Zugriff
3. 1. Co-Kriging Kein Zugriff
4. 4.4 Exploiting parallel computing Kein Zugriff
5. 1. Self-adaptive multi-objective algorithm Kein Zugriff
  2. Multimethod GP-based bi-fidelity parallel algorithm Kein Zugriff
  3. Multi-surrogate multi-objective parallel decision-based algorithm Kein Zugriff
1. 5.1 Measurement of the electrical resistivity Kein Zugriff
2. 1. A mathematical description of the B-H curve Kein Zugriff
  2. Experimental setup Kein Zugriff
  3. Field analysis Kein Zugriff
  4. Inverse problem formulation Kein Zugriff
  5. Results of optimization Kein Zugriff
3. 1. Equivalent curves for time-harmonic simulations Kein Zugriff
  2. Model simplifications Kein Zugriff
4. 5.4 The dependence of permeability on temperature Kein Zugriff
1. 1. A multi-fidelity Pareto-optimal neural network to describe the forward problem Kein Zugriff
  2. Solving the inverse problem of B-H curve identification Kein Zugriff
2. 6.2 A ready-to-use network for inverse B-H identification Kein Zugriff
1. 1. Material data for induction hardening Kein Zugriff
  2. Material data for induction tempering Kein Zugriff
2. 1. Based on laboratory scale experiments Kein Zugriff
  2. Based on industrial scale experiments Kein Zugriff
  3. Influence of a microstructure-dependent electromagnetic analysis Kein Zugriff
  4. Microstructural model Kein Zugriff
  5. Mechanical model Kein Zugriff
3. 7.3Optimal frequency and heating time in the hardening process Kein Zugriff
4. 7.4 Optimal control of the tempering process Kein Zugriff
5. 7.5 Exploiting the residual heat in quenching Kein Zugriff
1. 1. Linear equations Kein Zugriff
  2. Non-linear equations neglecting hysteresis losses Kein Zugriff
  3. Non-linear equations including hysteresis losses Kein Zugriff
2. 1. Linear equations Kein Zugriff
  2. Non-linear equations neglecting hysteresis Kein Zugriff
  3. Non-linear equations including hysteresis Kein Zugriff
3. 8.3 An electromagnetic-thermal coupled analysis for induction heating Kein Zugriff
9 Conclusions Kein Zugriff Seiten 149 - 150
References Kein Zugriff Seiten 151 - 150
Curriculum Vitae Kein Zugriff Seiten 151 - 170