基于参数化的散料输送机械快速设计系统开发

为了解决散料输送机械的设计及其优化过程中存在的产品设计周期长、方案优化过程慢等问题,开发出一套针对散料输送机械的快速设计系统平台.以某公司斗轮机构的斗子和轮体为例,首先建立了参数化尺寸驱动的设计模型;然后基于参数化的原理利用有限元分析软件建立多目标优化分析模型,实现了产品的快速优化设计,提升了复杂钢结构的设计效率与准确性;最后将参数化设计与参数化分析优化模块进行高度集成,搭建完成快速设计系统平台,用户可通过快速设计系统平台的交互界面输入参数得到所需要的产品.工程实践表明,该快速设计系统对散料输送机械的系列化开发具有较好的应用前景.     

基于遗传算法的颚式破碎机优化设计

复摆式颚式破碎机的设计参数主要包括整体机构参数、腔形参数及工作参数,各参数的配置情况直接影响机器生产能力,因此对颚式破碎机的优化设计尤为必要.以PE 250×400型颚式破碎机作为优化对象,以提高颚式破碎机生产率作为优化设计目标,以影响生产率的各构件基本尺寸作为优化设计变量,建立包含机构参数、腔形参数和工作参数的约束条件,构建基于遗传算法的颚式破碎机优化设计数学模型.在利用遗传算法完成颚式破碎机初步优化的基础上,通过人机配合采用3种方案分别进行两次优化,得到不同方案的优化结果.通过对比分析最终确定了适合PE250×400型颚式破碎机的优化设计方案,为颚式破碎机的优化设计提供理论和方法指导.     

多平台产品快速设计方法及应用技术研究

针对复杂机械产品快速设计过程中流程无驱动、数据无载体等问题,提出了基于一致性产品信息模型和全设计流程理论的多平台产品快速设计新方法.基于骨架模型的Top-Down参数化建模原理,详细阐述包括规范计算、分析优化、参数化模型驱动及设计数据存储在内的多平台软件无缝集成技术以及数据模型规划方法.构建了产品快速设计平台软件架构.最后运用该方法构建了塔式起重机快速优化设计平台,完成了某塔机设计实例.实例表明,该塔机的研发周期大幅缩短,轻量化效果明显,验证了本文提出的多平台产品快速设计方法和技术的先进性和实用性.     

基于APDL的桥式起重机主梁快速优化设计

应用ANSYS的参数化设计语言APDL,对桥式起重机主梁进行了优化设计专用模块的开发,实现对起重机主梁快速优化设计。通过获取主梁最佳结构参数,不仅完成主梁结构的轻量化,降低生产成本,极大提高设计分析效率,为快速的对桥式起重机进行优化设计提供了一个有效的途径和方法。     

航空设备减速器优化设计及虚拟装配

在对航空设备减速器进行优化设计的基础上．采用基于3D特征造型的CAD技术，以优化参数为依据，应用Solidworks软件对减速器进行三维设计和虚拟装配，验证优化设计方案的可行性，校正其不合理参数，并生成样机装配模型和二维工程图指导生产。该方法缩短设计周期，降低实验费用，为产品的改型设计和产品结构优化设计提供了一个快捷有效的途径。     

液压传动自行车自顶向下设计及传动分析

液压传动自行车是一种新型的交通工具,找到一种新产品快速开发有效的方法是至关重要的.通过绘制液压传动自行车的概念草图,基于参数化特征建模技术建立多层次化的装配模型,利用自顶向下设计方法完成液压传动自行车的骨架模型及整机设计,并对液压泵和马达传动原理进行分析.结果表明,自顶向下设计方法为提高产品的快速更新设计提供了一条新思路.     

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.     

软着陆气囊参数可行域分析及优化设计研究

为建立系统的缓冲气囊设计方法,首先基于能量守恒方程,建立缓冲气囊的解析分析模型,并通过试验及有限元仿真进行了验证;在此基础上,建立了基于解析模型的缓冲气囊设计参数可行域的初步确定方法;并在可行域中选择合理设计初值,将缓冲气囊的解析求解器与遗传算法相结合,开展了缓冲气囊的优化设计方法研究.研究分析表明,通过确定气囊设计参数的可行域,可快速得到合理的设计初值,随后通过对设计初值进行优化,耗费较短的时间即可完成气囊缓冲系统各个设计参数的联动设计,提高气囊的缓冲效率,整套设计方法合理快捷,对工程实际具有较高的参考价值.     

基于ANSYS的压力容器壁厚优化设计

阐述了压力容器设计的一种可行方案,以及针对压力容器的参数提出了以减少壁厚为优化目标进行优化设计的方法.首先通过材料力学等相关知识对某压力容器的结构进行设计,从而得出相应的尺寸参数,然后根据实际工况,利用大型仿真软件ANSYS进行力学分析,并以此为依据,利用ANSYS软件的优化设计模块(Design Opt)进行优化分析,并对比传统设计方法和ANSYS设计方法的效果.在满足工程中技术指标的情况下,实现提高设备刚度和结构轻量化的目标.     

基于配置约束处理的产品配置设计方法

为了解决复杂的配置设计问题，提出了一种集成配置设计方法．该方法包括3个相互协作的过程：通过实例匹配技术从现有设计实例库中搜索满意设计解；通过领域知识的支持解决具有强烈知识依赖性的模块配置问题及关键参数的赋初值问题；通过进化算法解决配置设计过程中参数的求解和优化问题．针对参数求解和优化过程中的一些复杂配置约束，在传统进化算法的基础上提出了约束校核操作和再设计规则的配置约束处理方法．最后以蜗杆减速器为实例，验证了所提出的基于配置约束处理的产品配置设计方法能够快速给出良好的设计解，从而为复杂产品的配置设计问题提供求解方案．     

多学科优化设计在柴油机设计上的应用

多学科设计优化方法是一种新的针对复杂工程系统设计的获得整体最优设计方案的方法.本文研究如何在柴油机的设计中采用协调优化方法对系统进行建模和多学科综合设计优化,并通过实际的设计应用,证明协调优化方法可以通过合理配置设计参数,实现柴油机的优化设计,综合提高柴油机的经济性、技术性能、可靠性及使用寿命.     

Multidisciplinary design optimization approach and its application to aerospace engineering

The multidisciplinary design optimization（MDO）approach is very crucial for the conceptual design of the aircraft,and this is due to the complex interaction between different disciplines, especially for the hypersonic vehicle. In the hypersonic vehicle, the airframe and the engine are highly integrated. In the current survey, the research progress in the MDO approach has been reviewed comprehensively from four primary techniques, namely the design of experiments, the surrogate modeling, the optimization method and the MDO framework, and its application to the aerospace engineering has been summarized from its category as well. The concurrent subspace optimization approach is the most popular method in the aerospace engineering for its easy implementation, and following is the collaborative optimization approach. The multi-level optimization approach has attracted a growing attention due to its high efficiency. In conclusion, some promising research recommendations have been put forward, namely the combination of the low- and high-fidelity optimization approaches, the consideration of the uncertainty analysis and the MDO approach coupled with the data mining techniques.     

一种分布式微小卫星多学科设计优化环境构架

微小卫星总体设计是多学科权衡和优化的过程,需充分考虑各个学科之间的耦合关系、搭建有效的设计环境,以实现整体性能指标优化。该文研究了多学科设计优化(multidisciplinary design optimization,MDO)构架,开发了相应的飞行器分布式设计环境(spaceraft distributed design environment,SDIDE)。这是一种基于协作优化方法和分布式对象技术的卫星总体MDO并行设计构架。在清华大学NS-1卫星的构型设计优化实例中,应用SDIDE以合理的温度场分布为目标进行优化设计,取得了理想结果,验证了该设计构架应用于卫星总体设计问题的可行性和实用性。     

基于多学科设计优化的共轨管设计优化

基于多学科设计优化方法,以某型高压共轨柴油机匹配的共轨管容积最佳、压力波动最小、质量最小和进油口位置最佳为目标函数建立共轨管多学科设计优化体系,并在充分考虑各学科间耦合作用的基础上,采用模拟退火算法对多学科设计优化模型进行优化求解。研究结果表明:共轨管的容积由原设计值21.991 cm3减少到21.756 cm3,减小了1.07%;总质量由1.250 kg减少到1.165 kg,减小了6.8%;压力波动幅度由6 MPa降低至5 MPa,降幅为16.7%;优化后共轨管的整体性能得到提高,能够满足高压共轨燃油喷射系统的要求。     

基于多学科设计优化的车辆产品族设计

为提高汽车产品平台及产品族性能优化效果并提高开发效率,提出了一种融合共享变量决策和多学科设计优化的产品族优化设计方法.首先,厘清了产品族设计优化的基本概念;然后,建立了产品族优化问题的数学描述和MDO模型;接下来,提出了改进的产品族设计流程;最后,针对某高性能纯电动乘用车产品平台的底盘产品族优化问题,示例了所提出优化方法和设计流程的有效性.结果表明,经过协同优化的产品族能有效处理多产品多目标间的协调问题,相较于非平台化开发,在保证关键性能的前提下能够最大程度提高车型零部件通用化率,充分发挥产品平台化开发的优势.      

Aerodynamic configuration optimization by the integration of aerodynamics,aerothermodynamics and trajectory for hypersonic vehicles

The problem of aerodynamic configuration design optimization is a multidisciplinary design optimization （MDO） problem, and recently the MDO method is widely adopted in the field of hypersonic vehicle configuration design. From the aerodynamic point of view, the aerodynamics, aerothermodynamics and trajectory are considered in this paper. Generally speaking, the aerodynamic characteristics, aerodynamic heating and trajectory are determined by the aerodynamic configuration and the design of flight trajectory. The design method considering these three disciplines is proposed. The parametric geometrical configurations are proposed, and the aerodynamic characteristics are predicted by the rapid and effective engineering method. The optimization of aerodynamic configuration considering the integration of aerodynamics, aerothermodynamics and trajectory is investigated based on the parametric geometrical configuration. Maximum lift-to-drag ratio, maximum range of the trajectory and minimum total heat load of the stagnation point are chosen as the three optimal goals. The detailed research indicates that the optimal configurations and trajectories with different weighting factors can be obtained by the optimization, and there are obvious differences between them. The optimal configuration and flight trajectory obtained by the optimization can be used as the feasible schemes in the future work.     

基于目标层解分析方法的重水潜器多学科设计优化

采用一种新型的多学科设计方法———目标解析分流法进行重水潜器的概念设计。首先利用半经验法建立重水潜器的集成系统模型,并进行目标层解分析（ATC）优化模型;再应用增广拉格朗日惩罚函数松弛化方法,通过改进内外层嵌套式求解策略,减少内层循环病态子问题的求解计算时间,在内层循环得到收敛的同时,外层循环更新惩罚权重来获得可行解;随后改变惩罚函数权重,对比分析各种惩罚函数对求解效率的影响。由实验可得,应用增广拉格朗日惩罚函数松弛化求解的方法,保持计算精度的同时也提高了计算效率。最终获得的系统最优解与多维的一次设计优化问题所得到的最优解非常接近,证明了多学科设计优化能充分利用不同学科之间的相互作用所产生的协同效应,从而获得系统整体的最优解。     

基于聚类的多运行方式下电力系统稳定器设计

将模式识别中的聚类算法用于电力系统多运行方式的分类,提出了一种多运行方式下电力系统稳定器的设计方法.选择所有节点注入功率或所有机电振荡阻尼比为表征系统运行方式的特征向量,基于基本顺序聚类算法确定类的数目,用层次聚类和 C 均值聚类算法得到每类的中心运行方式.电力系统稳定器的参数设计仅针对各类的中心运行方式进行,将此问题转化为一个非光滑优化问题,用信赖域法加以求解,求得的参数可用于该类别其余运行方式.示例系统的仿真结果表明,提出的方法可以显著降低多运行方式下控制器参数设计问题的规模,从而大大减小计算量.     

多学科混合协同设计优化方法

讨论了在多学科设计优化过程中,层级系统、非层级系统以及它们的子系统之间的相互关系,并将混合系统分成四类.通过建立多学科设计优化过程中各子系统设计变量和目标函数的协同规则,研制了针对混合系统优化设计的多学科混合协同设计优化方法.将此优化方法应用到微机械陀螺的优化设计中,取得了满意的结果.     

基于优化设计方法的超高负荷增压级气动设计

以某常规负荷先进三级增压性能参数为基准,尝试采用一种大弯度低损失叶型,进行超高负荷单级增压气动设计。应用基于遗传算法的优化设计方法,以设计点性能为指标进行转静子三维叶片设计,进一步调整转子叶片积叠线规律以提升稳定工作裕度。数值模拟结果表明:以设计点参数为目标进行优化设计可实现设计点高性能;对此超高载荷转子,叶尖前掠使得转子叶片的载荷后移,叶片前缘载荷降低,可增加转子稳定工作攻角范围,有效提升增压级的裕度;与原始三级设计相比,大弯度设计的单级增压级可达到原设计的压比和稳定裕度,效率明显高于原设计,并且与过渡流道匹配较好,验证了设计方法的可行性。