一种用于结构拓扑优化的改进遗传演化算法

拓扑优化是结构优化设计领域中的重点和热点课题。结构渐进优化法(ESO)和遗传演化算法(GESO)是近年来提出的拓扑优化方法,可用于寻找结构最优的拓扑形状,指导结构概念设计。但这两种方法均存在诸多缺点,在工程应用中具有局限性。针对ESO和GESO方法的缺陷,发展了适用于拓扑优化的一种基于并行小生境比对法的改进遗传算法,并将改进遗传算法与ESO方法相结合,提出了灵敏度过滤技术和单元删除的修正判据,建立了引导式单元删除策略和孤立单元判断机制,形成了一种新的改进遗传演化算法(Improved Genetic Evolutionary Algorithm,IGEA),并以VC++作为编程平台,编写了集改进遗传算法、有限元、IGEA方法于一体的拓扑优化程序,有效实现了结构拓扑优化设计。算例表明,提出的IGEA方法优于ESO和GESO方法。     

基于应力和基频的渐进优化法

根据工程实际要求,利用有限元法对结构进行静、模态分析。为了得到一质量减小、应力均匀、动态性能更优的结构,基于应力和频率删除准则,建立了一种改进的基于应力和基频的渐进结构优化算法。算法采用了灵敏度再分配法,有效抑制了优化中的棋盘格,提高了优化效果。每迭代步单元删除后,进行孤点以及单铰支检查技术,并删除,一定程度上避免了局部模态的产生。提供的算例表明了方法的简单、有效,是ESO方法在工程应用的又一次尝试,具有一定的使用价值。     

自适应渐进结构优化法的调节阀结构研究

传统渐进结构优化法的参数删除率和进化率保持固定,降低了优化过程收敛速度和结构稳定性.文中通过构造一种基于罚值选择与结构信息的参数自适应算法,使得参数随优化迭代过程进行而变化.分析典型算例结果,合适选择罚值的参数自适应渐进结构优化方法解决了传统渐进结构优化方法中参数固定且难以选择的问题,提高了优化过程中优化速度与结构稳定性.将此方法应用于调节阀设计,优化后调节阀刚度提高10%,说明参数自适应渐进结构优化方法可高效拓展至三维结构优化,并为阀门类结构设计提供参考.      

一种考虑位移和应力约束的结构拓扑优化方法

为了研究位移和应力约束以及重量最小的结构拓扑优化问题,基于ICM（独立、连续、映射）方法和渐进结构优化方法的思路,提出了一种考虑位移和应力约束的结构拓扑优化方法．在优化迭代循环的每一轮子循环迭代求解开始时,为了控制拓扑设计变量的变化量,依据结构位移、应力量和其约束限,形成和引进了新的位移和应力约束限．研究了位移线性近似式和应力约束转换表达式,建立了单元删除阚值和几轮迭代循环的单元删除策略．为了确保优化迭代中结构非奇异和方法具有增添单元的功能,在结构孔洞和边界周围引入了一层人工材料单元,并建立了一套有效结构信息到结构最大设计域信息的映射转换方法．结合拉格朗日乘子法,改进了子循环迭代中连续拓扑变量的求解方法,形成了一种新的连续体结构的拓扑优化方法．给出的算例验证了该方法的正确性和有效性．     

考虑自重影响和屈曲约束的结构拓扑优化方法

为综合解决考虑自重影响和屈曲约束的结构拓扑优化问题,提出一种新的拓扑优化设计方法.首先,针对优化过程中低密度区域的伪屈曲模态问题和自重引起的寄生效应问题,同时为了减少计算量,提出了改进的材料惩罚模型,并引入伪屈曲模态的识别和删除措施.其次,为克服常规应力单元的应力刚化问题,采用混合应力单元对结构应力进行了精确评估.基于密度过滤及Heaviside三场映射方案,建立了目标函数为考虑自重影响的结构柔顺度最小、满足屈曲和体积主动约束的拓扑优化模型.利用伴随变量法对屈曲约束的灵敏度进行了推导,并采用移动渐近线(method of moving asymptotes,MMA)算法对模型进行了优化求解.最后,通过算例说明了本研究方法的正确性和可行性.     

约束阻尼结构拓扑优化设计的进化算法

约束阻尼结构的阻尼材料优化布局是约束阻尼结构振动控制设计中的关键问题,它直接影响到振动能量耗散与全局能量流分布。在约束阻尼结构设计中引入拓扑优化渐进优化算法,以约束阻尼胞单元为设计变量,建立以模态阻尼比为目标函数,约束阻尼材料用量为约束条件的拓扑优化模型。分析结构模态阻尼比相对于阻尼胞单元位置的敏度,导出灵敏度计算表达式。提出基于渐进优化算法的优化准则,通过逐步删除利用率低的材料,使目标模态阻尼比达到最大化,给出了数值计算的例子,理论计算结果验证了拓扑优化方法的正确性和有效性。     

图像测量技术中几种自动调焦算法的对比分析

对几种常用的自动调焦算法进行了对比分析,并通过实验对各种调焦函数的灵敏度、一致性、稳定性、计算速度等指标进行测试和验证．理论分析和实验结果表明：灰度变化率之和函数具有较大的调焦范围,且近似为线性变化,同时计算速度适中,稳定性较好,因此适于大范围粗调焦;Laplacian函数和Tenengrad函数峰顶宽度相对较窄,灵敏度高,稳定性好,因此适合于小范围精确调焦,但是计算速度较慢;Roberts梯度函数的灵敏度居中,既有一定的调焦范围,在焦点附近又具有比较高的灵敏度,而且稳定性好,计算速度快,因此适于中等范围的自动调焦．     

移动边界下塑料熔体充填模拟的稳定性方法

针对具有移动边界的塑料复合成形过程模拟中因网格变形而导致的数值稳定性问题,提出了塑料熔体充填模拟的稳定性方法．该方法基于任意拉格朗日欧拉法建立移动边界下充填模拟的控制方程,采用四面体单元中引入中心速度稳定的速度压力耦合计算方案,提升了移动网格下塑料熔体充填模拟的稳定性和精度;进一步针对计算过程中网格变形导致四面体单元反转错误的问题,采用引入反转单元罚函数的线弹性网格优化方法,提升了移动边界下网格变形的稳定性;数值稳定性实验表明该方法在网格极端变形和不同单元纵横比下均能稳定求解．最后采用具有柔性移动边界特征的注射压缩-热压复合成形工艺对该方法进行验证,发现移动边界下塑料熔体流动前沿的模拟误差为3.3%,实现了对此类成形工艺的精确模拟．     

一种确定压电传感器位置的拓扑优化方法

基于可观矩阵奇异值单元灵敏度的思想，提出了确定智能压电传感器安放位置的一种拓扑优化方法。为了获得智能结构压电传感器的优化位置，首先采用有限元方法对原系统进行了特征问题分析；第二利用奇异值分解法讨论了智能结构模态可观性的度量问题；第三推导了可观矩阵奇异值单元灵敏度公式；第四以奇异值单元灵敏度作为度量和准则并且给出一个门槛值，根据门槛值可以确定压电传感器优化位置；最后利用算例来说明本文方法的有效性。     

智能结构压电执行器位置的拓扑优化

提出了一种选取压电执行器优化位置的拓扑优化方法·其基本思想是利用可控矩阵的奇异值单元灵敏度来识别压电执行器优化位置·讨论了智能结构模态可控性的度量问题;推导了可控矩阵奇异值单元灵敏度公式;给出了确定压电执行器优化位置的优化准则;用算例说明了方法的有效性·     

一种青霉素发酵过程补料优化的新方法

将青霉素发酵工艺与最优控制算法相结合，提出一种二步优化法优化青霉素发酵过程．用该方法得出的优化结果指导青霉素发酵工业生产实际过程取得了满意的效果，证明用本方法求得的优化结果可弥补生化过程动力学模型的一些不足，寻求出较适合工业生产实际的优化结果，     

基于有限元强度折减法对深路堑边坡施工工序优化研究

边坡的开挖、支挡施工顺序对边坡的稳定性有较大影响.本文通过使用有限元强度折减法对深路堑边坡的不同施工方案数值模拟分析.结果表明,由上至下台阶法开挖,且开挖一级,支护一级的稳定性最高.经过对不同施工方案的对比分析后,达到对施工工序优化的目的.     

模糊物元模型在实验室绩效评价中的应用简

对实验室实施绩效评价,有利于促进实验室的建设与发展.针对实验室评价指标量值的特点,利用改进的熵值法确定指标权重,建立起模糊物元实验室绩效评价模型.运用该模型进行实例分析,并将分析结果与其他方法对比,结果表明：利用模糊物元模型对实验室绩效进行评价,具有可靠性和实用性,为实验室绩效评价提供了新的参考方法.     

基于人工蜂群算法的水平条分法边坡稳定性分析

根据极限平衡原理,推导出了适合地震作用下成层状岩土体边坡稳定性计算的水平条分法公式,并将人工蜂群算法用于水平条分法边坡最危险滑动面搜索,提出了基于人工蜂群算法的边坡稳定性的极限平衡水平条分法.算例分析表明,该方法能快速搜索到全局最优解,稳定性计算结果是可靠的,适合成层状岩土体边坡稳定性分析.     

一种采用多周错位采样和相位差检测测量电抗的新方法

分析了已有的电抗测量技术存在的不足,提出了一种利用电抗-相位转换、通过测量相位差来获取高频工作条件下的电抗值的方法。该方法采用多周错位采样法实现对高频信号的低速采样,并通过相关运算计算相位差进而求解电抗值。仿真实验验证了方法的可行性,同时分析了各种实验参数对测量误差的影响。     

一类非线性系统的滑模控制混沌同步

研究了一类非线性系统的滑模混沌同步问题,并通过Lyapunov稳定性理论设计了控制律,构造了切换函数,并证明在适当选取控制律的前提下非线性系统是滑模控制混沌同步的。数值算例说明了该方法的有效性。     

水利工程管理现代化评价指标体系及其方法研究

水利工程管理现代化是水利现代化不可或缺的部分,以《水利工程管理考核办法》为基础,研究建立了水利工程管理现代化的评价指标体系,包括3个层次、4个子目标和22个指标,并提出了合理评测工程管理现代化水平的方法。湖北省某水库的实例研究表明,所提出的指标体系能客观体现水利工程管理的现状水平及其与现代化目标之间的差距,评价方法及其结果是合理有效的．     

高师化学教学中贯穿学生教学能力培养的探讨

针对高等师范院校化学专业师范生职业能力培养存在的问题,提出并实施了把师范生教学能力的培养贯穿在化学专业教学中的方式方法。多年的教学实践证明,其是培养化学专业师范生教学能力的一种行之有效的方法。     

土壤重金属污染评价的模糊识别模型的建立和应用

给出由最优权法确定各评价因子的权重,采用模糊识别方法对土壤重金属污染进行评价,避免了确定各指标权重时的主观任意性,增加了评价结果的分辨性.利用该方法对南充市区土壤进行评价,得到的结果符合南充市区土壤的实际情况.     

考虑畸变时薄壁箱梁受扭分析的精细积分法

在广义坐标法的假定下,导出考虑畸变时薄壁箱形截面梁受扭分析的拉格朗日方程和哈密顿对偶求解体系,用精细积分法求该体系的高精度数值解。计算结果表明该方法精度高、计算简单、适用性强,可方便用于薄壁杆件结构的计算。