基于折衷规划法的转向节多目标拓扑优化设计

转向节直接影响汽车的操作稳定性和行驶安全性,为使转向节在实现轻量化的同时满足汽车动力学要求,运用SIMP(solid isotropic material with punishment)密度函数插值模型以及带权重的折衷优化法定义综合目标函数,对某太阳能赛车转向节进行多目标拓扑优化,使其一阶振动频率和静态工况下的刚度达到综合最优值。优化后该转向节的一阶振动频率提高76.87%,静态工况下的刚度提高90.25%,质量减轻44.47%,轻量化效果显著。     

多种工况下装载机机罩多目标拓扑优化设计

针对某装载机机罩存在质量大,有开裂现象等问题.以体积和频率为约束,以各工况载荷下结构的刚度最大作为目标函数,依据固体各向同性惩罚(SIMP)理论,采用带权重的折衷规划法对机罩结构进行多目标拓扑优化,并依据优化结果对机罩重新设计.结果表明,优化改进后的设计模型,既减轻了结构质量,又提高了结构的动、静态特性.     

多目标优化的锥拓扑及有关问题

本文提出了锥拓扑的概念,并将向量值函数的锥连续置于这种拓扑之下,给出了锥连续的一个充分条件,进而证明了锥连续是多目标优化问题有解的充分条件。     

基于Optistruct脱模约束函数的悬架控制臂拓扑设计

以麦弗逊悬架下控制臂为研究对象,将Adams/car提供的悬架参数为基础在CATIA中建立控制臂原始几何模型并在Hyperworks中建立有限元模型。进行了转向及制动工况中控制臂的受载分析,并在此基础上进行了以最小加权应变能为目标基于脱模方向约束的拓扑优化。根据对优化结果的解读对控制臂进行了重新建模,并进行了模态分析验证。结果表明,该结构能有效地减少控制臂材料,保证刚度,并避免了悬架系统的共振,为控制臂设计提供了一套新的系统化设计方法,具有一定工程指导意义。     

汽车变速器壳体多工况自适应性拓扑优化方法研究

为解决汽车变速器壳体多工况拓扑优化适应性问题,提出一种基于折衷规划拓扑优化理论的汽车变速器壳体多工况自适应性拓扑优化思路.以某前横置变速器壳体为研究对象,以刚度最大、柔度最小为优化目标,借助Hyperworks分析软件,开展变速器壳体折衷规划自适应拓扑优化设计方法研究.经有限元分析验证,运用折衷规划拓扑优化方法形成的变速器壳体结构设计模型,在一/倒档两典型工况下的目标函数都逐渐收敛于最小值,各档位柔度均达到最小,可同时满足汽车各工况下变速器壳体强度可靠性要求.应用实践表明,折衷规划拓扑优化法是一种有效解决复杂结构体多目标优化问题的可行方法.     

基于多目标的汽车前端框架拓扑优化

针对汽车前端框架的结构和工况特点,建立基于Hyperworks的有限元模型,运用带权重的折衷规划法定义综合目标函数来进行多目标拓扑优化,通过灰色关联法和层次分析法分别计算静态多工况下柔度的权重以及动态低阶频率的权重.结果表明:优化后的汽车前端框架最大变形、最大应力分别降低了21.67％、34.39％;第一阶模态提高了1...     

动态拓扑结构的多目标粒子群优化算法

介绍了一种动态拓扑结构的多目标粒子群优化算法(dynamical topology multiple-objective particle swarmoptimization,DMPSO).给出了一种新的储备集更新策略,定义了支配度和邻域拥挤度及粒子差异度的概念,根据支配度及邻域拥挤度的大小来决定储备集的更新,增强了解的多样性和均匀性.为了防止早熟收敛,结合邻域拥挤度和粒子差异度,给出了一种拟小世界动态拓扑邻域结构来平衡粒子的全局搜索能力和局部搜索能力.最后通过对几个例子的数值实验说明算法的可行性,并通过成功地应用在实际工程问题上说明方法的有效性.     

用折衷规划进行路面管理的多目标优化

为实现有限资源约束下路面管理效益的最大化和费用的最小化,提出多目标优化方法.应用折衷规划的数学方法建立路面管理决策双目标优化模型,目标函数为路网平均路面性能和维修设备工作时间最大化,约束条件包括维修费用、人力以及最低路面性能等;通过路网养护维修数据对模型进行验证.计算结果表明,维修费用和维修人员的使用率分别达到92.8%和99.9%.该方法是路面管理的有效优化工具,能够实现路面管理的多目标决策.     

油气悬架的不确定性多目标优化

为改善某393t矿用自卸车的平顺性能,需要优化油气悬架的非线性刚度阻尼特性,建立了更符合工程实际情况的7自由度整车模型.考虑矿用车运输过程中整车质量与质心位置的不确定性,选取对目标函数影响较大的悬架刚度和阻尼系数作为设计变量,选取整车质心加速度和车身侧倾角、车身俯仰角以及悬架的动扰度和车轮的动载荷作为目标函数,利用基于薄板样条插值的高维模型(TPS-HDMR)构建设计变量与目标函数之间的近似模型.采用基于Pareto概念的多目标优化遗传算法进行优化,得到了最优Pareto解集.仿真结果表明:多目标优化可以同时改善11个目标的性能,提高汽车的平顺性.     

纯电动汽车车身多目标拓扑优化设计

为解决纯电动汽车车身设计中仍沿用传统车身,未同时考虑碰撞相容性和正面碰撞安全性的问题,基于混合元胞自动机拓扑优化方法,以在约束条件下吸收碰撞能量最大化为优化目标,对车身结构进行多工况概念设计,从而确定出合理的电动汽车车身布局,设计出了一种满足正面碰撞安全性与碰撞相容性的车身头部结构.结合拓扑优化结果进行有限元模型验证与厚度分析,结果表明:2~3mm的汽车头部厚度可在满足正面碰撞安全性条件下平衡碰撞过程中车体结构的纵向错位,保证碰撞力的均匀分布,实现车身轻量化.     

基于模糊折中规划的稳健多目标优化设计

针对稳健设计目标函数与波动之间的冲突及协调问题,提出了一种基于模糊折中规划的稳健设计多目标优化方法. 该方法在考虑工程稳健设计中大量存在的模糊因素的前提下,建立目标函数以及波动的隶属度函数,利用模糊偏好分配每个目标的权重从而均衡目标函数值和波动之间的平衡. 该方法将决策者的偏好充分体现到决策过程中,从而得到决策者所期望的折中解. 从实例结果可以看出,模糊折中规划适合于求解稳健优化设计问题.     

带平衡悬架三轴商用车多目标联合优化

推导了带平衡悬架三轴商用车的平顺性和操纵稳定性运动方程,采用半车模型分析平顺性,采用三自由度模型分析操纵稳定性.选取10个优化变量,并运用社区培养遗传算法(NCGA)对各模型进行了多目标优化,用蛛网图法将10个Pareto有效解直观地表示出来.根据目标极值法、目标均衡法、理想值法、单目标最优法这4种不同的设计需求标准,从10个Pareto有效解中筛选出4种不同的优化方案,有效地提高了整车的平顺性和操纵稳定性.     

自适应压电桁架结构多目标最优控制

根据嵌入压电作动器的自适应桁架结构的机电耦合特性 ,考虑了结构强度、节点最大位移以及作动器最大控制电压等约束条件 ,提出了以强度、位移和能耗为目标、以电压为控制参数的多目标最优控制模型。该模型通过引入权系数 ,使多目标问题转化为一个二次目标、线性约束的二次规划问题。限制了设计变量每一步的运动极限 ,从而保证了算法的稳定性。用数值方法模拟了该模型对结构的控制效果。数值算例表明 ,该模型具有改善静不定结构应力状态、保证结构形变精度及调节控制能耗的功能。对于静不定结构 ,可以在一定程度上降低结构的最大工作应力。该模型还具有较小的能耗指标 ,并使控制点的节点位移尽可能小 ,利用该模型可以有效地实现单点或多点位移控制。     

结构拓扑及参数优化研究的发展

首先介绍了关于结构优化的基本问题,然后按其分类方式阐述了各种优化方法的研究现状,最后对结构拓扑优化中的常用算法及其常见的数值不稳定现象进行了分析.     

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．     

基于均匀化理论的拓扑优化算法研究

在研究均匀化理论和拓扑优化理论基础上，推导了复合材料的均匀化求解方程，并将均匀化理论应用于拓扑优化中，推导了基于均匀化理论的二维拓扑优化求解算法。     

一种基于均匀化理论的拓扑优化准则法

推导了用于拓扑优化的准则法,给出了基于均匀化理论的拓扑优化迭代分析流程;编制了基于均匀化理论的二维拓扑优化程序,通过二维数值算例验证了算法的正确性和有效性。