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。     

改进响应面法在汽车正面抗撞性优化中的应用

为提高汽车正面抗撞性,提出了精确收敛于当前设计点的改进的响应面方法,并将该方法与最优拉丁方试验设计方法相结合,建立了汽车全宽正面碰撞过程中B柱加速度峰值的代理模型. 基于该代理模型使用序列二次规划算法对多组结构参数进行优化. 结果表明,使用改进的响应面法建立的代理模型具有较高精度,基于代理模型优化后汽车B柱的加速度峰值降低18.2%. 该研究为汽车正面抗撞性优化提供了一种快速便捷的方法.     

响应面设计法优化腺苷发酵培养基

利用响应面方法对枯草芽孢杆菌生产腺苷的培养基进行了优化。首先用两水平因子实验对培养基组分酵母粉、玉米浆、KH2PO4、MgSO4、(NH4)2SO4对产苷的影响进行评价,结果表明：主要影响因子为酵母粉、KH2PO4和(NH4)2SO4。根据实验结果对主要影响因子的大致范围进行估计,选定合适的浓度作进一步试验,然后用中心组合设计及响应面分析确定主要影响因子的最佳浓度。通过实验发现当酵母粉15g／L,KH2PO4 6g／L,(NH4)2SO4 10g／L时,腺苷产量达到7．42g／L,比优化前的5．77g／L提高了28．6％。     

响应面法在番茄汁酶解工艺中的应用

选取果胶酶添加量、酶解温度和酶解时间三个因素进行中心组合设计,利用响应面法对其提取工艺进行优化研究.利用DesignExpert软件分析,结果表明最佳工艺条件为果胶酶用量0.18％,酶解时间91.9 min,酶解温度52℃.在此条件下,出汁率达到77.38％.     

空间映射与响应面法相结合的结构优化

应用空间映射与响应面方法实现了由低保真模型到高保真模型的响应面映射,在原有空间映射方法的基础上将一类结构优化问题构造为标准二次规划模型,有利于高保真模型的优化求解,且解决了空间映射方法中低保真模型设计变量更新困难的问题。此方法可大大减少应用序列RSM方法进行结构多学科优化时的重分析计算量。数值算例表明此方法可获得较好的求解效率和精度。     

采用响应面设计法优化光合细菌培养基

本试验采用响应面设计法优化光合细菌培养基。结果表明:培养基成分中醋酸钠和蛋白胨对于光合细菌的生长影响最为显著,最优培养基配方为:醋酸钠1.145 g/L、蛋白胨0.055 g/L、碳酸氢钠0.6 g/L、硫代硫酸钠0.4 g/L、氯化钠0.3 g/L、硫酸镁0.1 g/L、磷酸二氢钾0.05 g/L。在此条件下,光合细菌生长最为良好,经过5 d培养以后,培养液OD600可以达到0.5以上。     

空间映射与响应面法相结合的结构优化

应用空间映射与响应面方法实现了由低保真模型到高保真模型的响应面映射，在原有空间映射方法的基础上将一类结构优化问题构造为标准二次规划模型，有利于高保真模型的优化求解，且解决了空间映射方法中低保真模型设计变量更新困难的问题。此方法可大大减少应用序列RSM方法进行结构多学科优化时的重分析计算量。数值算例表明此方法可获得较好的求解效率和精度。     

响应面试验设计优化脂肪酶发酵培养基

采用响应面试验设计方法对卡门柏青霉（Penicillium camembertii Thom PG3）发酵生产脂肪酶的培养基进行优化。用部分因子分析法研究原始发酵培养基各成分对响应值的影响程度，发现脱脂豆粕和磷酸氢二铵的质量浓度对脂肪酶活性的影响显著。利用最陡爬坡法逼近最大响应区域。用中心组合设计确定脱脂豆粕和磷酸氢二铵的最优质量浓度。实验结果经过回归分析拟合出一个二次方程的数学模型。并且用实验所得的最优培养基进行发酵试验得到的响应值基本符合数学模型。酶活性比优化前提高了43％。     

响应面法优化金叶银杏落叶总黄酮提取工艺

优化金叶银杏落叶中总黄酮的提取工艺.分别研究单因素液固比、丙酮水比、提取温度、提取时间对总黄酮含量的影响,然后在单因素实验基础之上利用响应面法确定优化金叶银杏落叶中总黄酮的最佳条件.结果显示最优提取工艺为:液固比13.52m L·g~(-1)、丙酮-水比71:29、提取温度54.82℃、提取时间2.97 h.     

响应面优化算法在被动式低能耗建筑设计中的应用

被动式低能耗建筑设计过程计算量大,涉及变量多,不同变量间关系错综复杂,传统方法无法获取复杂变量的最优解集,不能保证被动式低能耗建筑设计不同目标函数达到最优。为此,将响应面优化算法应用于被动式低能耗建筑设计中。将最大化舒适度、最小化耗能率作为被动式低能耗建筑设计的目标函数。通过拉丁超立方实验设计方法,获取被动式低能耗建筑设计优化问题的设计空间;在设计空间中随机抽样。在此基础上,通过最小二乘法拟合建立响应面模型。利用遗传方法对拟合响应面模型进行改进和更新处理,直至达到收敛,保证被动式低能耗建筑设计达到低能耗率、高舒适性的目的。实验结果表明,响应面拟合准确性高,将响应面优化算法应用于被动式低能耗建筑设计中,发现其能够有效降低能耗,提高舒适性,和其他方法相比有更好的优化结果。     

pDNA-巯基壳聚糖纳米粒的制备及Box-Behnken效应面法工艺优化

以巯基壳聚糖(TCS)为基因载体,采用离子交联法制备能用于基因口服研究的质粒DNA-巯基壳聚糖纳米粒(pDNA-TCS-NPs).分别以TCS质量浓度、三聚磷酸钠(TPP)质量浓度、pH值和转速为考察对象,以pDNA-TCS-NPs粒径和Zeta电位为评价指标,采用4因素3水平Box-Behnken 效应面法筛选最佳制备工艺,并对其外观形态,包封率等体外性质进行考察.结果表明:TCS质量浓度为0.80 mg·mL^-1,TPP质量浓度为0.65 mg·mL^-1,pH=5.3,转速为2 000 r·min^-1是最优制备工艺,可制得粒径为(134.21±1.34)nm,Zeta电位为(24.36±0.29)mV,包封率在(80.26±0.56)%,形状规则且分散良好的pDNA-巯基壳聚糖纳米粒;Box-Behnken 实验设计可用于预测和优化pDNA-TCS-NP制备工艺优化筛选.     

响应面法优化硅藻土制备水玻璃工艺研究

以试剂型硅藻土作为硅源,通过碱溶法提取活性硅可制备SiO2气凝胶材料.通过响应面中的Box-Behnken试验设计方法,以SiO2溶出率和水玻璃模数的加权平均值为评价指标,优化硅藻土制备水玻璃工艺,以获得最优的工艺参数.试验结果表明,当碱硅质量比为3∶10,NaOH质量浓度为10％,反应温度为90℃时,水玻璃模数与SiO2溶出率的加权平均值达到最大值79.91％.     

运用响应面法的工程废土综合改性优化

基于响应面法中的Box-Behnken试验设计方法,在考虑因素间交互作用的基础上对工程废土进行综合改性优化研究.构建成型压力、混合料含水率、水泥掺量及细石掺量等因素与改性后工程废土表观密度、抗压强度、导热系数和软化系数等指标间的响应面,探索各因素对响应指标的影响规律.通过回归模型修正、试验验证获取适用于工程废土综合改性优化指标响应值预测的回归模型方程.结果表明:考虑工艺成本,工程废土在进行综合改性优化时,成型压力、混合料含水率、水泥掺量和细石掺量的最优取值范围分别为15~25 MPa,10.5%~12.5%,8%~12%和3%~6%;各影响因素对改性后工程废土的表观密度、抗压强度、导热系数和软化系数等指标的影响显著程度均不相同,且存在交互作用;修正后的改性工程废土指标响应值回归模型经试验验证,最大偏差值为6.07%,适用于工程废土改性方案的优化和各指标响应值的预测.     

响应曲面法在表面粗糙度预测模型及参数优化中的应用

分析了切削速度、进给量和切削深度对表面粗糙度的影响规律,提出了一种车削难加工材料钛合金TC11表面粗糙度的建模方法.采用中心组合设计方法,建立了用于表面粗糙度预测的多元回归模型,运用方差分析检验了该预测模型的拟合度,利用响应曲面法对表面粗糙度建立等值响应曲面,从而可以通过切削参数的优化在保证加工质量的前提下获得更高的材料去除率,实现难加工材料钛合金高效切削.     

基于响应面分析法优化腐乳中大豆多肽提取条件

采用响应面分析法（RSM）优化提取腐乳中大豆多肽的工艺条件．在单因素实验的基础上,选择提取温度、甲醇体积分数、提取时间、液料比作为实验因素,进行Box—Benhnken中心组合实验设计,评估了4个因素对大豆多肽提取量的影响．结果表明,提取腐乳中大豆多肽的最佳工艺条件为：温度57℃、甲醇体积分数69％、提取时间28min、液料比（mL：g）9：1,最佳工艺条件下提取量为6．59g／100g（干基）．     

用于结构可靠度分析的多响应面法

在分析单响应面法精度的影响因素基础上 ,提出了改进的多响应面法 .然后以两个因子功能函数为例 ,推导了多响应面的设计与估计公式 ,并通过算例比较了多响应面法与JC法、Monte Carlo法及单响应面法的计算精度 .结果表明多响应面法的精度好于单响应面法 .     

基于相关性分析和响应面法的复合旋流器结构参数优化

为了提高旋流器优化参数的准确性,得到其在结构优化中的最优解,以一种新型复合旋流器为研究对象,基于相关性的单因素分析寻优法,以相关性分析的结果来指导优化范围的选取,提高其结构参数优化范围的准确性。结合响应面优化方法,以分离效率为优化目标,确定旋流器的最优结构参数,建立了分离效率和结构参数之间的回归模型。结果表明:不同的结构参数和各性能指标之间的显著关系并不相同,根据相关性分析的结果确定各结构的优化范围为:上锥角为0°~4°,下锥角为8°~12°,底流口直径为12~16 mm;响应面优化得到旋流器最优结构为:上锥角为2.565°,下锥角为11.719°,底流口直径为12.889 mm,在本组参数下旋流器固体分离效率达到了99.945%,气体分离效率达到了93.807%。为旋流器的结构优化提供了一种新方法。     

基于协同优化方法的汽车正面抗撞性优化设计

将最优拉丁方试验设计方法与响应面方法相结合,建立了汽车正面碰撞过程中3组加速度指标的代理模型.使用协同优化方法对该3组加速度指标进行了协同寻优.优化结果表明,优化后3组指标均有不同程度的改善,提高了汽车正面抗撞性,表明使用协同优化方法、结合近似技术和有限元技术是求解汽车抗撞性多目标设计优化问题的一种有效方法,该方法能够有效地避免传统优化方法在求解高度非线性问题时面临的困难.     

基于响应面法和NSGA-Ⅱ算法的麦弗逊悬架优化

应用响应面法和经过改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行悬架结构参数优化.在ADAMS/Insight软件中进行设计参数的灵敏度分析,针对灵敏度较大的设计参数,建立车轮定位参数在车轮跳动过程中最大变化量的2阶响应面近似数学模型.对该模型进行稳定性分析,并且应用加入精英保持策略和去除重复个体算法的NSGA-Ⅱ优化算...     

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.