● 摘要
快速原型技术是一种新兴的制造技术，它是由三维CAD设计模型使用叠层添加过程制造物理模型。功能梯度材料由于其所具有的其它普通材料和一般复合材料所不具备的优越性能，因而在航空航天、核能能源、汽车工程，化学工程、电子工程、生物医学工程等众多领域有着越来越广泛的应用。传统的加工方法难以加工这类材料的零件，快速原型制造技术为加工此类零件找到了一条有效途径。为了使制造过程更加简便有效，其中重要的数字化加工技术必须进一步加以考虑改进，而对零件最优化分层方向的选择是一个关键技术，分层方向对零件质量、制作时间、零件成本等有重大影响。论文针对功能梯度材料的材料特性和几何特性，对零件分层方向进行优化。论文主要研究了功能梯度材料零件制造过程中表面质量、制作时间、零件成本的优化目标函数数学模型。根据梯度源和零件凸壳确定候选分层方向，检验零件整体稳定性，应用简单线性加权法对分层方向进行优化。论文融合了模拟退火算法和遗传算法的优点，提出采用并行模拟退火遗传算法优化分层方向。（1）可视为在遗传算法中引入了模拟退火算法的思想，对基因操作产生的新个体实施概率接受策略，增强了算法的全局收敛性，加快了进化后期的收敛速度。（2）可视为在模拟退火算法中引入了遗传算法的群体操作思想，使算法在解空间展开多处的局部搜索，即加快了算法搜索速度，又能有效地提高模拟退火算法处理局部收敛问题的能力。分别通过实例对两种优化方法进行验证。在Windows XP操作平台上，采用V C++编程技术，结合OpenGL图形库的三维显示功能，开发了定向优化软件模块，实现功能梯度材料零件CAD模型三维实体显示、模型平移、旋转、缩放，线性加权法优化和并行模拟退火算法优化等功能。本软件模块采用面向对象的编程方法，具有良好的可扩充性和可移植性，以及较友好的用户界面。关键词：功能梯度材料零件，快速原型制造，分层方向，多目标优化
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