基于多种群遗传算法的水下吸声覆盖层结构参数优化设计

采用传递函数法导出含有渐变空腔的吸声覆盖层的声压插入损失,利用吸声覆盖层结构的声学特性,对吸声覆盖层的吸声系数进行计算。分析计算结果,探讨吸声覆盖层的不同结构参数对吸声系数的影响。以吸声覆盖层的反射系数为优化目标,对空腔的几何尺寸和吸声覆盖层的厚度参数设计提出优化方法。基于吸声覆盖层结构的数学模型,同时利用多种群遗传算法对消声层结构进行多参数优化设计研究。结果表明,在同等设计条件下,优化后吸声覆盖层的吸声系数得到了明显提高。该方法对水下吸声覆盖层的吸声效果的提高具有一定的理论与现实意义。     

静水压力下吸声覆盖层的声学性能分析

基于圆柱型空腔吸声覆盖层的二维解析理论,在只考虑黏弹性圆柱管中最低阶轴对称波的条件下,推导出圆柱管的平均阻抗,将变截面圆柱型空腔腔体单元近似为截面呈阶梯变化的多个圆柱管组合,用传输线组合描述整个腔体单元,以简化吸声覆盖层声学性能参数的计算方法;利用有限元软件分析了静压条件下吸声覆盖层的腔体单元变形,结合简化计算方法分析了静压对吸声覆盖层声学性能的影响.结果表明,静压作用于吸声覆盖层引起了腔体单元厚度减小和空腔半径缩小,使得吸声覆盖层的低频吸声性能变差,且吸声峰值向高频方向偏移.     

敷设空腔覆盖层的水下弹性球壳散射特性研究

为提高水下结构的隐身性,研究覆盖层物理参数对结构散射特性的影响。利用有限元软件COMSOL对水下弹性球进行仿真,获得目标强度的数值解,仿真数值解与理论解基本一致,最大误差为0.3 dB,验证了该方法可用于计算水下球形结构的声散射特性。通过对弹性球壳敷设覆盖层前后的目标强度进行仿真,表明敷设空腔覆盖层能有效降低球壳的目标强度。进一步讨论覆盖层材料参数和空腔结构变化对弹性球壳声散射特性的影响,结果表明:空腔比、覆盖层厚度和损耗因子越大,目标强度越小;与圆柱、圆台空腔相比,圆锥空腔的目标强度最低。在一定范围内,空腔覆盖层的物理参数越大,结构的目标强度越小,吸声性能越好,隐身性越强。     

敷设空腔覆盖层的水下弹性球壳散射特性

研究敷设空腔覆盖层的水下弹性球壳声散射特性对探测和识别水下目标具有重要意义。利用 COMSOL有限元软件对水下弹性球进行仿真,获得目标强度的数值解,通过与理论解对比验证了该方法可用于计算水下球形结构的声散射特性。通过对弹性球壳敷设覆盖层前后的目标强度进行仿真,对比结果指出敷设空腔覆盖层能有效降低球壳的目标强度。进一步讨论覆盖层材料参数和空腔结构变化对弹性球壳声散射特性的影响,结果表明：空腔比、覆盖层厚度和损耗因子值越大,目标强度越小;与圆柱、圆台空腔相比,圆锥空腔的目标强度最低。     

隔减震结构中粘弹性阻尼装置的遗传算法优化分析

研究了基于遗传算法的粘弹性阻尼装置在结构隔减震控制中的多参数并行优化问题.同时考虑了粘弹性阻尼装置的材料性能和形状尺寸参数的组合优化,从性价比的角度提出了目标优化函数,建立了粘弹性阻尼装置参数的优化模型.以单自由度隔震结构体系为例,采用遗传算法对其进行优化分析.结果表明:在结构和造价的双重预期目标下,通过遗传算法优化分析得到,加入粘弹性阻尼装置后,结构的位移和加速度都达到了预期的效果,同时也表明遗传算法在用于多个组仓参数的优化设计时是可行且有效的.     

隔减震结构中黏弹性阻尼装置的遗传算法优化分析

研究了基于遗传算法的粘弹性阻尼装置在结构隔减震控制中的多参数并行优化问题.同时考虑了粘弹性阻尼装置的材料性能和形状尺寸参数的组合优化,从性价比的角度提出了目标优化函数,建立了粘弹性阻尼装置参数的优化模型.以单自由度隔震结构体系为例,采用遗传算法对其进行优化分析.结果表明：在结构和造价的双重预期目标下,通过遗传算法优化分析得到,加入粘弹性阻尼装置后,结构的位移和加速度都达到了预期的效果,同时也表明遗传算法在用于多个组合参数的优化设计时是可行且有效的.     

组合腔型吸声覆盖层的声学特性分析

采用波导有限元方法分析了组合腔型吸声覆盖层单元的轴向波传播和损耗特性,并结合传递矩阵建立了该结构覆盖层声学特性的分析模型.以组合型圆台空腔吸声覆盖层为例,分别从波型转换和轴向波传播特性的角度分析了不同大小的空腔嵌入改变吸声覆盖层声学特性的规律.结果表明,随着大腔嵌入比例的增加,吸声系数的峰值频率逐渐向低频偏移,改善了低频吸声性能.     

粒子群优化算法在轨道交通降噪结构微穿孔板设计中的应用

为了研究轨道交通噪声的降噪结构,基于"微穿孔板吸声体精确理论",采用粒子群优化算法对微穿孔板结构参数的共振频率进行计算;以微穿孔板吸声体的共振频率为优化目标,孔径、穿孔率、空腔厚度为优化参数,用粒子群优化算法对微穿孔板吸声体的结构进行优化设计;以城市轨道交通噪声为例,设计了较为合理的结构模型,并通过数值实验验证。研究结果表明:粒子群优化算法是微穿孔板吸声体结构设计的一种可行和有效方法。     

静水压力下橡胶动态力学参数的声管测量方法

建立了利用水声声管进行静水压力下橡胶材料动态力学参数测量的方法.基于含均匀圆柱空腔结构中弹性波传播的等效复波数近似解和水声声管中等效复波数的测量、求解方法,通过制作均匀实心结构和含均匀圆柱空腔结构两种试样,分别获取其纵波波数和等效复波数,联合求解反演出橡胶材料的动态力学参数.对某橡胶材料常压和静压下的动态力学参数进行测试,总结出静水压力对橡胶材料动态力学参数的影响规律,对测试误差产生的原因进行讨论分析.对比静水压力下某声学覆盖层的吸声系数测试结果和采用实测橡胶材料参数进行有限元分析的结果,表明该方法具有较高的精度和潜在的应用价值.     

高温环境下梯度多孔金属纤维的吸声性能及优化设计

为了研究高温环境下具有梯度结构的多孔金属纤维吸声性能,应用物性参数与温度之间的关系式,将Johnson-Allard吸声理论模型拓展到高温条件下,建立了多孔金属纤维材料高温吸声理论模型。采用高温阻抗管设备,测量了多孔材料试件,实验测试数据与理论计算结果符合很好,验证了理论模型的有效性。应用声阻抗转移公式,进一步将该理论模型拓展为梯度多孔金属纤维的高温吸声理论模型,并结合优化算法对多层梯度材料结构进行了优化设计。研究结果表明:高温条件下,材料吸声效果相比常温条件下稍差;多孔材料孔隙率和纤维丝径对材料吸声性能影响显著,随着孔隙率或纤维丝直径增大,材料吸声系数在低频段减小,在中频段增大;经过结构优化设计后,在同等条件下,多层梯度金属纤维材料吸声性能明显优于单层结构,具有良好的吸声效果。研究工作对多孔金属纤维材料的高温吸声应用及梯度优化设计具有一定的指导意义。     

桁架材料和结构组合多目标优化设计

同时为桁架的每个杆件确定最为合适的材料和结构尺寸属于桁架材料和结构组合优化问题．提出一种桁架材料和结构组合多目标优化的方法．为材料分配唯一的标识编码，把杆件所用材料直接作为设计变量，并且和杆件截面积一起构成设计变量空间．考虑结构重量、成本和节点位移3个目标以及应力约束，建立了桁架材料和结构组合优化问题的数学模型．应用多目标遗传算法进行求解．算例结果表明，采用多目标遗传算法可以为桁架设计参数的确定提供多种选择方案，决策者可以根据目标的重要程度确定最后设计方案．算例分析结果验证了该方法的有效性．     

基于多目标遗传算法的路径规划

研究三维地形中的路径规划问题.针对三维地形中路径涉及的因素多,将多目标优化的思想引入路径规划.提出一种基于多目标遗传算法的路径规划方法,设计了优化路径的遗传算法实现方案.使用大范围初始化种群的方法,设计了适合于路径规划的遗传算子.实验证明,该算法能综合考虑多种因素,并能同时提供不同特点的多条路径供决策者选择.     

钛纤维多孔材料孔径分布与吸声性能研究

金属纤维多孔材料是一类重要的吸声材料,采用驻波管法检测钛纤维多孔材料的空气声吸收系数,研究材料的孔隙度、纤维直径以及材料厚度等参数对吸声性能的影响,结果表明,钛纤维多孔材料具有较好的吸声性能,材料的孔隙度越高、纤维越细,材料的吸声性能越好,在材料背后设置空气层可显著改善其低频吸声性能,材料背后的空气层厚度越大,材料的低频吸声性能越好.     

小样本分散数据的回归建模和多目标优化

小样本分散数据上的回归对建模有一定挑战, 利用高斯过程对其回归进行建模, 即采用极大似然估计进行核函数的超参数学习, 通过后验来计算回归结果并预测出目标函数的均值和方差. 在此基础上结合方差的多目标优化, 在进行材料逆向设计的同时能对设计结果的不确定性进行估计. 对 1215MS 非调质钢和三点弯混凝土数据集进行了实验验证. 实验结果表明, 对于三点弯混凝土平均有 50% 实验数据落在预测的 95% 置信区间内, 高斯过程回归 (Gaussian process regression, GPR) 模型可以较好地度量分散小样本数据的不确定性, 进行合理预测. 对于 1215MS 非调质钢数据集, 在高斯过程回归模型的基础上, 运用带精英策略的非支配遗传算法 (elitist non-dominated sorting genetic algorithm, NSGA-Ⅱ) 进行多目标优化, 将材料的力学性能以及所对应的方差作为优化目标, 在考虑最优力学性能的同时兼顾不确定因素对实验结果的影响, 得到最优帕累托解集, 以此作为下次实验的候选点, 辅助材料设计和制备优化.     

有机硅改性聚氨酯海绵的吸声性能分析

为了改善聚氨酯海绵的吸声特性,采用有机硅改性的方法对其进行了研究。在制备的过程中,通过添加有机硅对聚氨酯海绵进行改性,对比了改性后与非改性材料的吸声性能,探究了其随频率变化的关系,测量并分析材料和空气层不同厚度时的吸声系数。通过实验深入探究了该材料对不同频段噪声吸声能力的差异以及材料和空气层不同厚度对材料吸声系数的影响,为该材料在汽车中的应用提供了指导。     

改进遗传算法及其在矿山生产调度中的应用

基于多目标生产调度的特点和不足,从采掘运输成本和矿石品位两个角度出发,考虑矿石种类、铲位出矿量及卡车调度等因素,构建了多目标矿山生产调度模型.结合遗传算法解决多目标优化问题的优势,提出了基于改进遗传算法的矿山生产调度策略以及实现过程,并将改进前后遗传算法对模型的求解进行对比.模拟实验结果表明,运用改进遗传算法对矿山资源...     

基于LOMOGA的降阶H_∞控制器的设计

针对降阶H∞多目标控制器的设计问题,本文提出了基于局部正交多目标遗传算法(LOMOGA)的降阶H∞控制器的设计方法。该方法结合局部正交优化和改进多目标遗传算法,解决了多目标遗传算法局部搜索能力较差的问题,达到了对H∞控制器的结构和参数同时优化的效果,提高了降阶H∞控制器的动态性能和鲁棒性能。仿真结果表明,该方法不仅具有较强的全局和局部搜索效率,而且搜索结果具有较高的精度、更好的分布均匀性和多样性。     

考虑网络韧性的三级轴辐式物流网络模型及算法研究

为了实现城市物流运作的集约化，并尽可能降低因突发事件导致的物流供需中断，以物流节点定位和通道布局为落脚点，研究了三级轴辐式物流网络的多目标规划。考虑轴辐式网络的结构约束、多级节点间的连通关系限制，以多级轴辐点选址、轴辐点间的连通关系及强度为决策变量，以网络建设成本最小和网络韧性度最大为目标函数，构建三级轴辐式物流网络模型。结合模型的特点设计了具有双层结构的遗传算法，其中外层为三段编码结构的小生境Pareto遗传算法，用于求解多目标规划，内层为0-1编码的遗传算法，用于求解网络韧性度。以某区域14个节点城市作为案例，验证模型及算法的有效性，并将优化结果与两类传统的单目标物流网络进行了比较。研究结果表明：双层遗传算法能够有效求解三级轴辐式物流网络规划模型；选取案例计算得到的Pareto最优解参与比较分析，优化结果与传统三级轴辐式物流网络相比，网络韧性度提高了6倍，但网络建设成本也随之增加；与单纯以韧性度最大化为优化目标的物流网络相比，网络建设成本降低了7倍，网络韧性度也随之降低。可见提出的双目标三级轴辐式物流网络模型实现了网络建设成本和网络韧性度间的均衡，对于追求具备一定抗毁性能的轴辐式物流网络规划人员，具有参考和应用价值。     

多目标优化问题的研究

针对传统方法求解多目标优化问题的局限性,应用一种新的算法求解。遗传算法从问题解的串集开始搜索,覆盖面大,可以同时处理群体中的多个个体,利于全局择优,减少陷入局部最优的风险,而最小生成树具有过程简单清晰、适用性广泛的特点,结合两者的优点,构造了基于生成树的遗传算法。首先通过加权目标规划法求出最优解,然后通过遗传算法和基于生成树的遗传算法求解,结果表明,对于小规模的多目标优化问题,两种算法都可以求出最优解,在求解时间方面,基于生成树的遗传算法比遗传算法更优越。     

信息传播影响下基于进化蜂群算法的应急车辆路径优化设计

为了能够准确反映信息传播对于应急物资需求的影响以及有效优化应急配送车辆的路径,构建了基于双层扩散网络的需求预测模型和改进的离散人工蜂群算法（进化蜂群算法）。首先,在分析扩散网络中事件层和信息层关系的基础上构建了物资需求预测模型。其次,在进化蜂群算法中,依据适应度值和历史进化程度来甄别优秀信息,并融合了交叉算子和变异算子使蜜源得以不断进化,从而充分挖掘了蜂群价值并有效提升了迭代效率。仿真实验结果表明,应急物资得以被短时高效地配送到所需区域,从而验证了所构建的模型和算法能够有效求解信息传播影响下的应急车辆路径多目标优化问题。