基于DOE的柴油机喷油系统参数优化研究

文章利用发动机性能仿真软件GT-Power建立柴油机计算模型,验证了模型的准确性;选取喷油系统参数中预喷油量、预喷油角、主喷油角作为设计变量进行DOE试验设计,对试验结果进行曲面拟合;应用多目标帕累托选择法进行参数寻优,得到发动机外特性典型工况下的最佳喷油参数。仿真分析表明,优化后发动机功率提高,NOx排放降低,同时燃油消耗率基本保持不变,Soot恶化不明显。     

三维边界元法在曲轴结构形状优化中的应用

本文推导了三维边界元表面应力导数和重量导数计算公式,采用作者研制的基于边界元法的三维结构形状优化设计程序,完成了492Q发动机曲轴的形状优化设计,从而把三维形状优化引入到内燃机零件设计中。在计算中采用5个设计变量,允许整个曲柄臂在三维空间上变化,使用一个有效的简化模型,采用约束变尺度优化方法,仅用7次迭代就得到最优解。以原曲柄臂的最大应力、变形水平作为约束条件,使曲柄臂的重量减轻17.2％,取得较显著的优化效果。     

基于响应面法的泥浆泵机械密封结构优化

为解决泥浆泵机械密封受压导致端面变形进而失效问题。文章基于ZTZJB-D01泥浆泵密封模型，对密封环结构参数的性能影响进行研究分析，用拉丁超立方采样建立克里格响应面模型，对密封环结构参数组合进行优化，并使用静态结构模块对结果进行验证。研究结果表明，端面宽度与密封环的变形和应力成反比，与密封环最小疲劳寿命成正比。窄环高度和游隙深度与密封环的最大总变形和最大等效应力成正比，与密封环的最小疲劳寿命成反比。密封环的最大总变形力和最大等效力分别降低了61.11%和64.12%,最小疲劳寿命提升到15 069 cycle/s。响应面优化方法适用于泥浆泵机械密封的结构设计，使得密封环的强度性能得到显著提升。     

发动机曲轴CAD系统研究

发动机曲轴ＣＡＤ系统包括曲轴参数化、有限元分析、结构优化设计、曲线组自动装配，二维图绘制、平衡块与飞轮等其它零件参数化设计，利用该系统，可以方便地快捷地进行车辆发动机曲轴的设计，分析和绘图，它是“发动机ＣＡＤ系统”的重要组成部分。     

大型曲轴配重模块化设计与应用

介绍大型曲轴配重模块化设计及其在生产中的应用。     

基于响应面方法的乘员坐姿优化

 随着人机工程学的发展以及消费者对商品的舒适性要求的提高,汽车人机工程学越来越被重视.为了在设计最初阶段确定舒适的乘员乘坐姿态,首先利用RAMSIS软件建立人体模型,根据最初的设计参数模拟乘员乘坐姿态,分析当前姿态下的舒适性;然后利用全因子试验设计方法设计2因素6水平试验36次,根据试验数据,运用响应面方法(RSM)拟合出回归模型;最后将回归模型进行显著性分析,应用回归模型得到优化变量及优化目标的最优值.研究结果表明,优化后不舒适度减少13.3%,舒适性明显提高.     

大功率柴油机的曲轴设计

介绍了大功率柴油机曲轴设计的方法和原则。通过对静力和动力的综合分析,解释了曲轴设计中的关键问题,为大功率柴油机的曲轴设计提供了一种实用的设计方法。     

基于PROE行为建模模块对RB31540乳化液泵五曲拐曲轴结构进行优化设计

运用PRO/E行为建模模块对RB315/40乳化液泵曲轴结构进行优化设计。首先使曲轴的五个曲拐分别在局部实现动平衡,然后优化曲轴质量分布,改进曲轴质心在曲轴旋转轴线上的分布,从而优化设计,得到理想的曲轴模型。     

基于响应面模型的结构疲劳寿命优化方法

针对基于疲劳寿命的结构优化耗时长的缺点,该文将抗疲劳设计方法和优化技术相结合,研究一种基于响应面模型的结构疲劳寿命优化方法.以飞机起落架为研究对象,采用动力学仿真获得子结构疲劳寿命分析的载荷谱.以拉丁超立方试验设计方法建立了疲劳寿命的二次响应面模型,实现了某型飞机起落架前撑杆结构疲劳寿命优化设计,使其疲劳寿命提高了5.4倍.优化结果验证了方法的有效性.     

桥梁结构静力模型修正响应面方法试验设计研究

在基于响应面方法的结构模型修正中,参数试验设计对于响应面模型(函数,)以及最后结构模型修正结果的精度具有决定作用.对正交、中心复合、均匀试验设计方法进行了比较和分析,并结合一片两跨连续梁结构静力试验模型修正的数值算例,分析了不同试验设计对结构模型修正结果的影响.理论和数值算例分析表明,均匀试验设计具有设计点(参数选取)较少、结构有限元计算量少,且精度可接受的优点,更适合基于响应面方法的桥梁结构模型修正.     

基于 FEM 和 DOE 分析的超声切刀结构设计与振动特性研究

:目的 针对工程实践中超声切刀尺寸难以解析计算且有特定结构尺寸要求的超声切刀难以设计等问题,建 立了装夹式组合超声切刀结构优化及振动特性的高效设计、分析方法。 方法 依托某工程实践超声切刀设计要求, 以结构尺寸参数化的阶梯形变幅杆和固定渐变刀刃体装夹设计成组合式超声切刀,通过对变幅杆单一结构尺寸因 素对组合超声切刀有限元模态固有纵振频率、输出形变大小等振动特性的影响分析,合理选取结构尺寸取值范围, 构建了四因素两水平的全因子仿真实验,进行了多结构因素交互影响分析,建立了显著因素的谐振频率回归方程, 并基于此以简谐共振频率为目标,优化设计了 28 kHz 装夹式超声切刀。 结果 通过有限元模态分析、谐响应分析验 证了优化设计的超声切刀在固有纵振、谐振频率与目标设计的一致性,且仿真输出振幅满足超声切割振幅要求,仿 真最大等效应力远小于材料的安全许用屈服强度;通过数控加工、阻抗测试验证了实验测试频率与设计、仿真频率 的一致性,且阻抗值满足设计要求;将超声切刀安装至切割系统中进行加工实验,通过与普通刀具、激光等工艺加 工手段进行对比,设计切刀输出频率与振幅稳定,切割质量好,效率高。 结论 研究结果表明:采用的超声切刀结构 设计、仿真、分析等方法对有特定尺寸要求的复杂切刀设计、优化及工程应用具有很好的指导意义。     

基于知识工程的船舶舯剖面结构设计及优化

基于Visual Basic和Access的系统框架,运用知识工程的基本原理,实现了集装箱船舯剖面的结构设计、优化及三维建模. 设计中新船的布置通过对母型船布置形式的拓扑调整获得. 在2条母型船结构参数的基础上,运用插值方法结合规范公式获取新船的构件参数,并对其关键结构采用遗传算法进行参数优化设计,其收敛性良好. 通过与直接规范设计结果的对比表明,该方法兼顾规范和设计经验的要求,设计结果更为合理. 此外,通过Python程序实现了船体舯剖面在Tribon软件中的自动三维建模,大大提高设计结果的人机交互性.     

基于多目标优化的救援机械臂结构参数设计

为了综合优化双臂救援机器人双臂协同工作空间、机械臂负载能力以及机械臂末端运动速度,研究了基于多目标函数综合优化的救援机器人双臂结构参数设计方法. 由于双机械臂的协同工作空间难以进行数学描述,提出了一种基于三重积分的描述方法. 针对所建立的双臂协同工作空间、机械臂末端运动速度以及机械臂负载能力三个目标函数的综合优化问题,通过模糊层次分析法,计算每个目标函数的权重从而进行线性加权以得到综合的多目标优化函数. 基于该综合优化函数,通过粒子群算法进行多目标函数最优值求解,得到一组机械臂结构优化参数,使双臂救援机器人的综合性能达到最优. 实验结果表明所提出的双臂救援机器人性能指标的优化方法是可行的.      

基于HyperMesh二次开发的复合材料机翼结构优化设计

针对复合材料飞机机翼结构设计具有设计变量与约束条件多的特点,而使用手工方式建立优化模型不仅耗时费力而且容易出错且不利于机翼结构设计的修改和管理的状况,在飞机总体外形和骨架确定的条件下,给出了一种基于HyperMesh二次开发的飞机复合材料机翼结构优化设计方法,即:使用HyperMesh二次开发语言批量创建属性、优化设计变量、响应与约束,快速建立有限元模型及优化模型,从而提高了建模效率.通过提交optistruct优化计算,得出在该布局条件下机翼结构满足各项约束条件的最优尺寸和质量,最终实现机翼结构质量降低16. 6%,验证了使用HyperMesh二次开发完成飞机复合材料机翼结构优化设计的有效性和实用性.     

基于密度法的传热结构拓扑优化设计

传统的传热结构设计一般是基于热力学计算及工程经验,然而这种方法很难解决复杂边界条件的传热结构的设计问题.采用传热结构拓扑优化设计方法可有效解决传统设计方法难以解决的复杂边界问题.以密度法为基础,建立了散热弱度为目标函数的传热结构拓扑优化数学模型,推出了满足KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件的最优准则法迭代公式.采用高阶单元的方法消除了优化过程中的数值不稳定现象.通过Dirichlet边界和Neumann边界不同组合下的数值算例,验证了算法的有效性.薄壁管的算例也表明,该算法也适用于三维壳体问题.     

基于MISQP算法的长缸压力容器结构优化设计

针对长缸压力容器,进行了长缸压力容器的结构优化设计.采用响应面代理模型和混合整数序列二次规划方法( mixed integer sequential quadratic programming, MISQP)对长缸压力容器的结构尺寸进行优化.优化结果表明,在最大等效应力σmax小于等于和287. 5 MPa和长缸压力容...     

基于正交设计试验的双锥药型罩结构优化

双锥药型罩成形的影响因素复杂,其壁厚、上锥角、下锥角以及上锥高度占比4个参数对形成射流的特性、侵彻性能产生重要影响。基于正交设计方法分析以上因素对射流特性及侵彻能力的影响。选取双锥药型罩的以上4个参数为正交优化的4个因素,将射流头部速度、速度梯度以及有效长度作为优化时主要的评价指标,对双锥药型罩进行结构方案优化。通过分析双锥药型罩数值仿真优化结果,得到药型罩上锥角为25°、下锥角为55°、壁厚为3.5 mm、上锥占比60%时,其形成的射流具有较好的破甲效果。     

基于改进遗传算法的桁架结构优化

桁架是一种广泛应用于工程领域的结构形式,对其结构优化有重要的意义.文章提出了随种群的进化而动态变化的自适应交叉算子和变异算子,以提高算法的优化效率及增强收敛性;引入了精英保留策略,以克服各代种群最佳个体未能保护的缺点.建立以最小化结构总重量为目标函数的桁架优化数学模型,并应用改进的遗传算法对桁架结构进行优化求解.通过实例验证了所建模型以及对算法改进的有效性和实用性.     

基于混合因素均匀设计的槽式聚光器结构优化

为控制槽式聚光器的成本,以镜面位移和杆件应力为约束条件,以主三角桁架和拉翅的截面尺寸为连续变化的定量参数,拉索初拉力为状态变化的定性参数,采用均匀设计法对聚光器进行了优化.根据优化得到的参数取值,采用BIM(Building Information Modeling)技术进行槽式聚光器三维模型的建立,并依据模型包含的钢材种类、数量、长度、质量等信息进行钢材成本的计算.结果表明:均匀设计法可以用于含有定性和定量因素的聚光器结构优化,在满足既定约束条件下聚光器的钢材成本可降低10.32%,用钢量可减少11.86%,优化效果较好.本文提出的方法对于同时包含定量参数和定性参数的复杂优化问题具有一定参考价值,借助于聚光器三维BIM信息模型对钢材成本的计算,进一步证明了该优化方法的可行性.     

基于MATLAB的基坑支护优化设计

基于MATLAB优化算法及其工具箱,采用m法分层地基系数法,针对排桩支护这一基坑常用支护形式进行了分别以支护桩费用和侧向变形为单目标的优化设计,同时探讨了以费用和变形为多目标的支护优化设计方法。通过实例计算,分析了各参数对支护优化的影响。