约束条件下机翼的多目标响应面优化方法

本文提出一种在较强的工程约束条件下,开展机翼优化设计的高效率多目标方法。文中综合升力线理论和RANS的流场计算方法以及数学近似的响应面方法,研究在多种工程约束条件下,巡航设计点中升阻比和翼根弯矩的多目标优化问题。采用分步嵌套优化的方法,首先,固定平面形状外形,优化展向的扭转角分布;然后优化固定拓扑形式下的平面形状参数,对于每一个平面外形,展向扭转角分布的优化为平面形状优化的内迭代;最后通过响应面的结果得到双目标的近似Pareto锋面。该方法对完成特定约束条件下的气动设计具有参考价值。     

基于高效差分敏度分析的谐响应形状优化

基于谐响应组合近似重分析方法,提出了近似-差分敏度求解策略.数值算例表明,在结构小扰动下,近似-差分结果具有足够的精度反映敏度信息,并克服了差分敏度求解计算量大的缺点.以结构体积最小为目标,自由度振幅为约束,建立了谐响应下的连续体形状优化模型,实现了结构形状优化设计;通过数值算例对不同结构参数和激励下的优化结果进行了对比分析,结果验证了方法和模型的可行性和有效性.     

基于近似模型和数值模拟的连杆热锻成形工艺设计优化

提出了基于近似模型和数值模拟的设计优化方法.在利用有限元分析连杆热锻成形过程的基础上,以降低锻件成形过程中变形损伤为目标,以飞边槽形状参数为设计变量,采用响应面法近似模型建立了设计变量与目标函数的初始近似模型.在设计优化过程中,用近似模型代替实际的数值模拟程序,计算锻件内部的损伤值,对连杆热锻成形工艺参数进行了优化计算,取得了较为理想的效果.     

轮胎胎冠形状优化的自适应序列响应面法

复杂工程结构的形状优化问题伴随着隐式的目标函数和约束条件,难以得到显式的灵敏度公式。轮胎有限元分析涉及多重非线性性质,这使轮胎的形状优化问题更加复杂。该文基于响应面法给出了一种序列局部响应面的自适应方案,来求解轮胎胎冠形状优化问题。借鉴线性问题的射线步法,给出了增量射线步的公式来调整违背约束的情况,并采取了一些措施来抑制迭代的振荡。应用到以接地压力分布均匀度为目标、胎冠形状参数为设计变量的优化问题中,经过十几次迭代即得到收敛的结果,验证了该方法处理复杂的优化问题的可行性和高效率性。     

基于近似模型的机床铣削质量稳健性优化设计

在铣削加工优化设计过程中，设计变量的不确定性通常被忽略，这容易导致优化解违反优化设计约束条件.为此，本文基于近似模型方法，开展铣削参数的多目标稳健性优化设计研究.在该优化设计方法中，采用多项式响应面模型和径向基函数模型近似模拟铣削过程最大铣削力、铣削后工件表面粗糙度两目标函数与铣削线速度、每齿进给量两设计变量之间的隐式关系，采用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法结合蒙特卡洛模拟方法对比分析了针对铣削参数的常规确定性优化以及考虑设计变量波动的稳健性优化.结果表明：稳健性优化后的铣削参数有效地降低了铣削加工过程中的铣削力，提高了加工后工件表面质量，同时优化解具有较高的可靠性.     

包容式节点桁架多目标分层优化设计

针对包容式节点桁架优化设计变量多、优化问题规模大,采用单层混合优化策略计算量大且不易收敛的问题,提出基于子空间和耦合约束的分层协同优化策略,将设计空间分为三个子空间,分别是整体层、截面层和曲面形状优化层,上一层优化结果为下一层提供输入量,下一层为上一层提供耦合约束;对设计变量进行灵敏度分析,确定各个优化层的目标函数和约束条件.结果表明,该优化方法能够较好地处理具有层次关系的工程优化问题.     

工程结构优化设计研究进展

对工程结构优化设计进行了综述,系统介绍了不确定性优化、形状优化、拓扑优化、多目标优化、系统优化等现代工程结构优化设计以及遗传算法、模拟退火算法、神经网络算法等现代仿生学寻优新方法及其应用,指出寻求目标函数和约束函数的高精度近似显式解析式和对最优准则法、数学规划法及仿生学算法进行改进、组合是工程结构优化算法发展的主要方向...     

一种多层平面电感设计的全局优化方法

为多层平面电感设计提出了一种全局优化方法．该方法在给出等效物理模型的基础上，以获得最大品质因数为设计目标，以工作频率、单位面积电感值、电感线圈的电流承受能力为约束条件，将优化问题表示为平面电感器结构参数的正项式函数，即将优化问题便捷地转换为几何规划，使之在不同条件下均可快速获得优化结果．采用全局优化方法设计的电感器芯片的测试数据表明，在给定的约束条件下，单位面积电感值大于80mH／m^2，金属条宽度大于10um，频段范围50～400MHz，优化得到的品质因数与测试结果的最大误差在10％以内．     

基于Kriging模型的大客车侧翻安全性多目标优化

建立某型客车的有限元模型,依据ECE R66法规对客车侧翻安全性进行了多目标优化.根据侧翻仿真结果,选取客车上部结构关键零件截面形状为变量,以最大质心加速度和质量为目标,以侧围立柱与地板间夹角θ为约束条件,并结合最优拉丁方试验设计法生成了高精度的Kriging模型.利用NSGA(non-dominated sorting genetic algorithm)-II算法对大客车侧翻安全性进行了多目标优化并得到了Pareto最优解集.优化结果表明利用截面形状优化法可以在质量增加较小的条件下提高整车的侧翻安全性能.     

不完全蜗壳水轮机引水部分的实用优化设计

不完全蜗壳水轮机的引水部分对于水轮机性能及平面尺寸有重大影响。传统的设计方法是通过简单计算和凭经验进行的,很不完善。介绍一种新的工程上实用的优化设计方法,通过对进水流道、蜗壳的蜗形部分以及双排叶栅分别进行流动分析和优化计算进行设计。其蜗形部分不采用速度矩为常数的假设,固定导叶的形状沿圆周是变化的,以便与来流相适应; 固定导叶与活动导叶两环列叶栅之间的相对位置是由优化计算确定的。实验证明,这种设计方法对于提高水轮机的效率或减小平面尺寸是有效的     

基于板梁扭转振动控制阻尼的压电片拓扑形状设计

针对悬臂板扭转振动主动控制问题,研究了以扭转阻尼为目标的PZT压电片拓扑形状优化技术,给出了反馈控制阻尼系数及其灵敏度计算公式,并采用渐进结构优化设计思想对压电片的拓扑形状进行了优化设计.仿真和分析结果证明了压电片拓扑形状优化设计对抑制扭转振动的有效性.     

响应面模型与多目标遗传算法相结合的机床立柱参数优化

针对传统方法在复杂机械结构优化设计中的低效性和局限性,提出了一种将响应面模型与多目标遗传算法相结合的优化设计方法.采用拉丁超立方试验的设计方法,在设计空间抽取样本点并进行数值模拟,建立了由7个设计参数所决定的立柱最大变形、首阶固有频率及质量的初始二阶响应面模型.利用多目标遗传算法对响应面模型进行循环逼近优化,得到了Pareto最优解集.仿真结果表明,在质量不变的条件下,优化解可使立柱首阶固有频率增加15.9%,导轨处最大变形减小7.7%,可通过有限次数的数值模拟计算获得设计空间内的近似最优解,因此较适用于机床及类似复杂结构的多目标多参数的优化设计.     

板筋结构优化方法

在对板筋结构进行分类的基础上 ,提出了大型板筋结构尺寸、形状优化的系统方法。围绕拟牛顿和线性规划算法 ,对中间变量设计、灵敏度分析、KnhnTucker条件、约束删除、对偶变换、目标 -约束近似、满应力设计等具体过程进行了说明。最后 ,对小浪底水轮发电机下机架方案进行了优化改进     

一种新的加权目标函数下的神经网络训练方法

采用罚函数算法的思想构造一个新的加权目标函数,可以用一个无约束优化过程实现约束条件下的参数寻优·基于此种新的加权目标函数,采用遗传算法训练了神经网络控制器参数·仿真表明,该方法比采用Clarke目标函数及其改进方案使系统具有更好的输出响应性能,更具有工程实用性·     

轧机主传动的扭矩放大及动力学参数的优化设计

本文通过对轧机主传动在瞬态响应中扭矩放大现象的讨论,探讨了在忽略阻尼和电磁力矩的假设下对计算主传动瞬态响应的影响,提出了忽略阻尼和电磁力矩应具备的条件,并用电算和现场实测加以验证。在综合考虑间隙、阻尼、外载荷和机械设备的实际使用情况的基础上,建立了主传动动力学参数优化设计的目标函数和约束条件;改进了POWELL法,编制了适合目标函数的计算量很大、约束条件复杂的工程实际问题的优化计算程序。     

多目标优化方法在悬架几何设计上的应用

以多体系统动力学理论为基础, 应用机械系统动力学仿真软件建立某轿车麦弗逊式前悬架模型, 联合多目标/多参数优化软件工具对悬架的结构应用遗传算法进行优化, 得出在工程可行性约束条件下的悬架优化布置方案,来提高悬架性能。最后,利用悬架台架试验对优化结果进行验证,证明了优化方法和结果的正确性。     

舰船特装器材多目标优化配置方法

 针对舰船海上执行任务期间随舰特装器材的保障问题,研究了特装器材的多目标优化配置方法。结合舰船特装器材保障的实际特点,以器材的体积、质量、费用为约束条件,以保障概率和利用率为优化目标,建立多目标多约束特装器材优化配置模型,并改进多目标粒子群算法,保证全局范围粒子多样性,避免算法过快收敛,以求得全局最优解。通过实例对比改进粒子群算法与标准算法的计算结果,分析不同指标权重比组合下的最优配置方案、不同约束条件下的多目标变化趋势,证明了改进粒子群算法的稳定性和多目标优化模型的实用性。     

多工况及动态连续体结构拓扑优化中的工程约束技术

在对经典算例研究的基础上,引入一种工程约束技术来改善多工况和动态连续体结构拓扑优化结果的合理性,该方法是在半径过滤法的基础上增加工程约束条件. 数值结果表明,利用工程约束控制技术能很好地解决拓扑优化中结果的合理性及可设计性问题,拓扑优化下的结构材料分布具有明显的一致性特征.      

基于多目标协同优化算法的卫星结构优化设计

针对卫星系统中多目标、多约束、耗时的结构优化问题,建立了卫星结构的多目标协同优化模型.将协同优化方法与全局多目标优化算法相结合,并针对协同优化方法的缺陷采取一些改进措施,提出了协同优化方法与全局多目标优化算法(CO-PE)组合优化方法.以某卫星结构多目标优化问题为例,在iSIGHT优化软件中对卫星结构进行多目标协同优化设计,通过CO-PE组合优化方法获取Pareto最优解集.优化结果表明,多目标协同优化模型能够简化优化问题的复杂度,基于近似模型的CO-PE组合优化方法具有较好的准确性和高效性,对实际工程中类似的复杂结构优化问题具有一定的参考价值.     

索网结构初始平衡状态的优化设计

结合索网主动反射面结构,采用优化方法研究了考虑自重影响时索网面在调整索牵引下的初始平衡状态.该方法以索段长度为设计变量,以索网节点的不平衡力最小为优化目标,并针对调整索和网面张力引入相应的约束条件,能够在已知结构几何形状和边界条件的前提下方便地求解出索网中索段的初始长度.文中采用弹性悬链线解析方程来精确描述自重作用下柔...