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。     

金字塔型波纹薄壁管抗撞性分析和优化

 为提高薄壁结构吸能元件的抗撞性能,在传统的光滑圆柱壳表面添加金字塔型波纹。基于显式有限元技术, 应用LS-DYNA软件对这种新型的金字塔型波纹薄壁管进行抗撞性分析。采用Fibonacci搜索方法搜索该波纹管的正多边形截面的最佳边数,以波纹的高度和倾角为设计变量,以结构的吸能为优化目标建立优化模型。采用响应面法拟合目标函数,进行优化设计。半径为40mm的波纹管算例的优化结果表明,金字塔型波纹管在截面为正十一边形、波纹高度为80mm、金字塔形波纹的顶点到中心轴的距离为38.92mm时吸能最大,吸能能力比光滑表面的圆截面结构提高31.88%。新提出的波纹结构可用于实际吸能元件的设计,并为进一步研究奠定基础。     

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。