螺旋弹簧可靠性多目标优化设计

考虑可靠性等约束条件 ,以螺旋弹簧重量最轻、刚度误差最小为优化设计目标 ,建立多目标优化设计数学模型 ,用理想点法对模型进行求解 ,得到满足所有约束条件的最优解。该方法有效而实用 ,对求解同类零件优化设计问题具有普遍意义。     

螺旋弹簧可靠性多目标优化设计

考虑可靠性等约束条件,以螺旋弹簧重量最轻,刚度误差最小为优化设计目标,建立多目标优化设计数学模型,用理想点法对模型进行求解,得到满足所有约束条件的最优解,该方法有效而实用,对求解同类零件优化设计问题具有普遍意义。     

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.     

圆柱螺旋弹簧可靠性优化设计

首先分析了圆柱螺旋弹簧静强度和疲劳强度可靠性模型建立方法,推导了其可靠性计算的公式和应力强度的分布形式.其次为充分发挥零件材料的效能同时又要考虑到零件的可靠性指标,以圆柱螺旋弹簧的质量为优化的目标函数,利用机械可靠性设计和机械最优化设计方法,在弹簧常规约束和可靠性约束基础上,建立了可靠性优化设计计算模型.最后,结合优化工具和上述优化模型对具体实例进行了应用计算,并分析对比了可靠性优化设计和常规优化设计的结果,说明所提可靠性优化设计方法实用、可靠,能最大程度地满足设计要求.     

微机CAD系列支撑软件及丛书(15)——弹簧优化设计及CAD

本软件适合于机械各行业中的弹簧设计.对圆柱形螺旋弹簧承受拉、压、扭载荷及组合弹簧均能适用.设计资料来自《机械工程手册》弹簧篇.本软件具有如下功能:1.受拉、压、扭载荷的圆柱形螺旋弹簧的最轻重量设计;2.受压圆柱形螺旋弹簧的最小压并体积,自由状态下受拉、扭圆柱形螺旋弹簧的最小体积设计;3.受压圆柱形螺旋弹簧最小压并高度设计,受拉、扭圆柱形螺旋弹簧的最小自由长度设计;4.组合型圆柱形螺旋弹簧的最轻重量设计;5.绘制工作图,包括弹簧特性曲线绘制.本软件获国家教委科技进步二等奖.     

超环面行星蜗杆传动的多目标优化设计研究

提出了超环面行星蜗杆传动以减速器体积最小和啮合齿面间相对速度最小为目标确定传动参数的多目标优化设计方法,建立了基于多目标优化设计的数学模型.通过优化模型求解,确定了超环面行星蜗杆减速器的最优参数.最后利用优化结果完成了减速器的设计和三维建模.     

多开孔耐压柱壳多目标稳健性优化

为提高多开孔耐压柱壳设计效率,进行了设计变量的灵敏度分析和降维处理.利用最优拉丁超立方方法进行了样本点的选取,对样本点进行了计算、分析及拟合,得到了精度满足工程需要的近似模型.建立了多开孔耐压柱壳确定性多目标及多目标稳健性优化模型,分别进行了确定性多目标优化、3σ稳健性优化和6σ稳健性优化的求解,采用最小距离法确定了相应的优化方案.结果表明:6σ优化与3σ对比,在质量增加的同时,极限载荷有所增加;3σ优化与确定性多目标优化对比,质量和极限载荷增加幅度较大,说明必须增加设计参数值以适应结构稳健性要求的提高,从而导致质量增加,6σ优化所有约束函数和目标函数的质量水平都有了提高,多数设计变量的质量水平提高到了6σ以上.可见6σ的稳健性优化可大幅提高多开孔耐压柱壳的稳健性.     

基于工程模型的换热器稳健性优化设计

针对换热器工艺操作参数在有限范围内浮动时质量特性仍在允许范围内的问题,提出了基于工程模型法的管壳式换热器稳健性设计原理;考虑进口流量和进口温度等参数浮动情况下,建立了以面积裕量值为约束条件,以出口温度平均质量损失最小为目标函数的换热器稳健性优化设计模型;利用Matlab优化工具箱编制了优化设计程序;数值算例所得优化方案的出口温度平均质量损失优于原方案,且其管子总质量也比原方案减少27.9%.研究结果表明这种方法对于管壳式换热器设计具有一定的可行性.     

圆柱拉压螺旋弹簧的动态优化设计

本文采用空间曲杆力学模型对圆柱拉压螺旋弹簧进行了动态分析,求出了动态微分方程组的解析解。在此基础上,对弹簧进行动态优化设计,建立了以最大动载应力最小为目标函数的优化数学模型,采用混合离散变量优化程序CVM02,得到了合理可靠的优化设计方案。     

非对称模糊优化设计问题中的约束稳健性研究

一般非对称模糊优化设计数学模型中,设计变量按名义值处理,未考虑可控因素和噪声因素对模糊约束条件稳健性的影响,不能对模糊约束条件满足水平的波动实行有效控制.根据稳健设计原理,提出了模糊约束条件的容差型稳健性准则;把该准则应用于模糊优化设计,提出了基于约束稳健性的模糊优化设计方法,提高了模糊优化设计解的可信度和工程使用价值,并给出了设计实例.     

6σ稳健设计在单目标优化问题中的仿真应用

引入6σ设计理念将可靠性理论和容差技术相结合,提出了一种稳健设计优化模型,采用粒子群算法,实现对目标函数的优化。以圆柱螺旋压缩弹簧为应用实例,基于ISIGHT集成MATLAB平台,对圆柱螺旋压缩弹簧的约束函数进行可靠性、稳健性评估,证明了该方法的有效性。     

带传动多目标优化设计的贴近度解法

拟订了带传动多目标优化设计的数学模型。采用正态模糊分布，将理想解和非劣解转化为目标函数值空间上的模糊子集，藉助于贴近度方法，从非劣解中找出了最贴近理想的最优解。     

多目标模糊优化方法及其在工程设计中应用

应用多目标模糊优化方法,以工程设计中桥式起重机箱形主梁设计为实例,建立了桥式起重机箱形主梁多目标模糊优化设计的数学模型,构造了模糊目标集,确定了多目标函数的模糊性和约束的模糊性,并应用最优水平截集法实现了模糊约束到实数论域上的集合转换,从而用遗传算法寻求到子目标函数在可行域空间的最优解和约束最优值.优化结果表明,在工程设计中应用多目标模糊优化方法是可行和有效的.     

Modeling of Robust Design of Remanufacturing Logistics Networks

The uncertainty of time, quantity and quality of recycling products leads to the bad stability and flexibility of remanufacturing logistics networks, while general design only covers the minimizing logistics cost, so robust design is presented to solve it. The mathematical model of remanufacturing logistics networks is built on the stochastic distribution of uncontrollable factors, and robust objectives are presented. The basic elements of robust design of remanufacturing logistics are redefined, and each part of mathematical model is explained in detail as well. Robust design of remanufacturing logistics networks is a problem of multi-objective optimization in essence.     

船舶坐墩配墩多目标优化设计

建立了船舶坐墩配墩多目标优化设计的数学模型．选择墩木总体积和船舶尾部结构的强度储备作为目标函数，采用宽容排序法求解所建立的多目标优化模型．计算示例表明，多目标优化设计方案的墩木总体积虽较单目标优化设计结果有所增加，但船舶尾部结构强度储备亦明显增加．多目标优化设计方案同时兼顾协调了两个不同性质的性能指标，使得设计更为合理．     

汽车发动机气门弹簧的最优化设计与计算

阐述了汽车发动机气门弹簧的作用,分析其最优化设计的设计变量、目标函数和约束条件,提出了气门弹簧最优化设计的数学模型,并通过实例进行验证说明,该模型可提高气门弹簧的设计效率。     

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．     

基于遗传算法的带附加气室空气悬架多目标优化

以带附加气室的空气弹簧悬架为研究对象,按照物理模型建立带附加气室空气弹簧的数学模型,考虑到空气弹簧刚度的非线性,将该模型以空气弹簧非线性力的形式直接引入到1/4车辆模型。以提高车辆平顺性、行驶安全性及操纵稳定性的综合性能为目标,以附加气室容积为优化变量,设计带附加气室空气悬架的多目标优化模型;考虑到悬架性能各指标量在量纲与量级上的差异,对各指标量进行统一化处理,并采用线性加权和法将多目标函数转化为单目标评价函数。在MAT-LAB/Simulink中搭建系统仿真模型,采用遗传优化算法对典型工况下的最优附加气室容积进行寻优。优化结果表明,优化附加气室容积能有效提高悬架的综合性能,降低车身加速度、悬架动行程,但轮胎动载荷有所增加。     

注塑成型工艺多目标稳健设计及优化算法

在注塑成型过程单目标稳健设计的基础上,提出了成型质量特性均值及标准差的双目标稳健设计模型以及成型多质量特性的多目标稳健设计模型,提出了基于Pareto最优的混合交叉变异的多目标蚁群算法.在结合实例的研究中,针对某遥控器上下盖的注塑成型工艺参数设置分别建立了翘曲量均值及标准差的双目标稳健设计模型和最大翘曲量及最大体积收缩率的多目标稳健设计模型,再利用混合交叉变异的多目标蚁群算法进行求解,求解结果与non-dominated sorting genetic algorithmsⅡ(NSGAⅡ)算法比较,得出部分算法性能指标优于NSGAⅡ算法.利用多目标稳健优化得到的工艺参数进行实际注塑成型,得到的塑件制品成型质量好并且波动较小.     

具有极点约束的高超声速飞行器非脆弱 最优H2/LQR控制

针对吸气式高超声速飞行器,提出了一种具有极点约束的非脆弱最优H2/LQR（线性二次型调节器)控制方法.根据吸气式高超声速飞行器的非线性纵向运动方程,推出了一种新的飞行器线性不确定模型,为吸气式高超声速飞行器设计了一种多目标非脆弱控制器.在控制器的设计中,不但考虑了系统的极点配置、最优H2性能和鲁棒保性能3种指标,而且兼顾了因飞行条件不确定性和建模误差引起的控制器增益的变化,利用线性矩阵不等式方法推导了多目标非脆弱控制器的存在条件.仿真实例说明了非脆弱控制器在高超声速飞行器控制中的优越性和有效性.