最大离差值极小响应面及按Kreisselmerier-Steinhauser函数的拟合

现有的响应曲面是按最小二乘法实现的。提出一种响应面拟合方法:使响应面函数同样本值之间的最大距离极小。该方法运用Kreisselmerier-Steinhauser函数的特性,建立数学模型,采用求导、泰勒展开、数值迭代等方法确定响应面函数的系数。在数值迭代过程中以最小二乘法获得的结果作为迭代初值。通过一系列算例得出,Kreisselmerier-Steinhauser函数法获得的响应面函数能够达到最大距离最小的目的;该方法获得的响应面函数与最小二乘法拟合的响应面函数相比,在与样本值差的均方根相对增加不大的情况下,能显著减少最大距离;采用变熵参数方法能获得更好的解。本途径不仅丰富了响应面的构造方法,而且可满足实际工程问题中希望响应函数与样本值最大距离极小化的需求。     

响应面法在晶体生长控制参数优化中的并行计算

响应面法对提拉单晶生长参数进行数值模拟优化时,要通过单晶提拉的数值模拟计算获得响应面函数拟合所需要的试验数据,这些数据的获得占据整个响应面法优化求解的大部分时间。为提高优化效率,本文应用响应面方法的并行化算法对直拉单晶生长参数进行了优化。在Windows环境下搭建并行运算平台,采用C语言编制,以MPI消息传递方式的并行响应面优化并行程序。通过对串行和并行程序的优化所需时间进行对比,可以使并行后的优化效率提高80%以上。采用并行化的响应面法优化方法对提拉单晶生长向着更高的方向发展提供了更迅捷的途径。     

真空灭菌器力学性能的实验和数值模拟分析

特种设备检测中发现一些真空灭菌器在远未达到使用寿命时,灭菌器的内壁就出现断续的裂纹,大部分集中在加强筋与内壁的焊缝处。为追寻其力学原因,采用电测法对真空灭菌器进行应力测试;然后使用MSC.Patran＆MSC.Nastran数值分析软件进行力学分析。与实验所测的应力结果进行对比,结果表明数值解与实验结果非常吻合。此外,研究了真空灭菌器内壁的折弯圆弧半径的大小对应力的影响,得出半径的大小对内壁应力分布的影响很小。因此,为了扩大内腔的容积,在保证顺利折弯的前提下,可以选择小的半径;进而为下一步结构优化提高重要参考数据。     

基于虚拟样机技术的门式起重机动力学仿真分析

造船起重机械设计多根据相关资料和经验公式采用常规的静态设计,周期长。成本高,性能差。基于虚拟样机技术,本文利用Pro／Engineer与ADAMS联合建模方法,建立了300t造船门式起重机的三维实体模型,并将起重机模型导入ADAMS软件,对部件施加相应的约束和载荷。最终建立起虚拟样机。对虚拟样机进行多刚体系统动力学仿真分析,实现了门式起重机在各种工况下运行状态随时间变化的过程,验证了设计的正确性,预览了产品性能,重现并分析了典型事故。仿真分析数据可用于估计和准确推断实际运行的各种数据。为门式起重机结构强度的动态分析和动态设计提供了依据,为设计经济、可靠、稳定的高性能门式起重机提供了有力的工具和实现方法。     

车载方舱手术室颗粒物质量浓度分布仿真与参数优化

 为有效降低车载方舱手术室的颗粒物质量浓度,提高室内空气洁净度,通过对某车载方舱手术室颗粒物扩散分布规律的仿真分析,以工作平面颗粒物质量浓度最小为目标,以工作平面平均风速为约束条件,建立优化模型,采用序列响应面法对送风速度和送风角度参数进行了优化求解研究。结果表明,手术室的回风口在长边壁面对称布置时,能有效促进室内空气的流动,有利于颗粒物质量浓度的降低;在顶部送风、两长边壁面下侧回风的非单向流手术室内,颗粒物质量浓度主要受气流的影响,主导颗粒物扩散的方向为下风向时,主流区的颗粒物质量浓度较小,医护人员周边及壁面的颗粒物质量浓度较大;优化后的送风速度和送风角度使手术室的颗粒物质量浓度降低78.19%,室内空气质量达到洁净标准。该优化方法可为野外环境下的洁净手术室通风系统设计提供依据。     

扩充材料力学综合设计性实验内容的探索与实践

综合型设计型实验是材料力学实验教学链中极其重要的一环,涉及多门课程知识和必备的相关能力。学生在查阅资料、设计实验方案的过程中,综合运用所学知识,同时学习其它相关学科知识。本文从实体实验、计算机软件数值模拟和计算机编程三大方面着手,扩充综合设计性实验的内容,让学生根据自己的兴趣和特长选择类别,并由实验小组组织实施,完成实验项目。     

最大差值极小化的响应面函数拟合方法

 为了满足实际工程问题中响应函数与样本值最大距离极小化的需求,本文提出一种新的响应面函数的拟合方法。该方法将样本点的响应面函数拟合问题转换为求解一类线性规划问题。建立数学模型,采用数值方法拟合出一次和二次响应面函数的表达式。通过多个数值算例,与K-S函数法实现最大差值极小化拟合的响应面函数结果以及最小二乘法拟合响应面结果进行比较,本文方法均得到较小的最大离差值,结果表明该方法的可行性和有效性,丰富了响应面的构造方法。