多学科设计优化在建筑工程设计中的应用

针对传统建筑设计阶段重信息执行、轻信息评价的现象,采用多学科设计优化技术,通过分析建筑设计阶段涉及的各学科特性及学科间的耦合关系,建立参数化建筑信息模型,在各局部最优解空间中快速搜索整体优化解.以简单长方形教室为算例,将系统划分为几何、结构、能源和经济4个子模块,给出设计参数与约束条件,并对结构和能源模型的优化做了分析,采用遗传算法加快优化方案的搜寻速度,表明多学科设计优化能有效地促进建筑设计整体的综合性能达到最优.     

地下结构抗浮方案评价指标体系的建立

通过对地下结构工程抗浮设计应用现状的分析,提出地下结构抗浮设计方案选择原则.在系统分析设计目标和影响因素的基础上,建立了地下结构抗浮设计方案优选的多级综合评价指标体系.应用模糊数学原理和方法分别对评价指标体系的各指标进行处理,建立了方案优选的多级模糊综合评价决策模型.通过工程实践中抗浮设计方案优选实例,阐述了方案优选的多级模糊综合评价的工程应用.     

内燃机余热回收ORC系统三层次评价方法

针对内燃机余热回收ORC系统评价优选的不完善性,在综合考虑安全环保可靠性、热力学性能、技术经济性及节能减排效益这三层级属性因素基础上,提出了一种结合多级非结构模糊决策的三层次评价方法:评价模型建立、系统优化和评价决策.根据提出的方法,建立了用于某柴油机排气余热回收的简单循环和回热循环系统模型,对这两系统分别采用7种工质的14个方案进行了优化与评价决策.结果表明:回热循环较简单循环系统有较优异的综合性能;考虑不同层级因素时方案间的优劣排序会产生变化.验证了此评价优选方法的可行性,可拓展应用于内燃机多余热源回收采用不同结构、循环方式和工质的ORC系统优选.     

相控阵雷达天线多保真度优化设计

研究了某型相控阵雷达天线多保真度优化设计技术.基于代理模型,提出了天线单元优化、阵列优化和近似模型的分层次多保真度优化方法,以提高计算效率;采用KS包络函数将多目标问题转化为单目标函数;以雷达天线几何模型参数为设计变量,以提高雷达天线电磁性能为目标,以温度、应力、变形等为约束,在Isight平台下建立了某型相控阵雷达天线的多学科设计优化系统,实现了雷达天线阵列的多学科设计优化,在满足传热、强度等学科约束的条件下,提高了雷达天线的电磁性能.     

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.     

基于代理模型的汽车乘员约束系统性能优化

针对汽车碰撞乘员约束系统优化设计中多参数和非线性问题,提出了基于径向基函数代理模型的优化设计方法,通过LS-DYNA分析软件建立正面碰撞乘员约束系统的仿真模型并对其进行验证.基于该模型选取对响应影响较大的设计变量作为优化变量,在LS-OPT中选择径向基函数构建代理模型,采用空间填充试验方法进行试验设计,运用自适应模拟退火算法进行优化求解.优化结果表明:人体综合损伤WIC值相比初始设计值降低了28.2%,实现了对设计目标的优化.     

遗传算法在钢结构优化设计中的应用

本文以最轻重量为目标函数,以杆件截面积为设计变量,根据结构优化设计的基本流程,以现行规范中的强度、刚度、位移限值为约束条件建立了钢框架的优化模型,采用遗传算法结合工程实例进行分析,证实该方法在结构优化设计中的可行性,可供设计方案优选参考。     

控制学科在环的主动悬架多学科设计优化

基于多学科设计优化的思想,提出一种控制学科在环的多学科设计优化方法,将控制学科纳入系统的优化回路内,可以充分考虑系统的结构设计和控制学科之间的协同作用,以实现更好的整体优化效果.以主动悬架的设计优化为例,建立了1/4车辆主动悬架模型和LQG控制器模型,并基于多学科可行法的优化框架,进行多学科分析,对结构参数和控制器参数同时进行优化.优化结果表明,该方法能协调悬架动力学和控制学科之间的耦合关系,获取整体最优解.优化后的主动悬架在保证悬架工作空间和轮胎变形在一定的范围内,且不消耗更多能量的前提下,使车身加速度均方根值降低了27%.      

AHP-TOPSIS模型的物业管理评标优选法

为解决物业管理评标优选问题,在结合层次分析法和接近理想解的偏好排序法理论,建立AHP-TOPSIS模型,对4家投标物业管理企业进行综合评价优选.从知名度、标书、现场答辩等方面综合分析评标过程的指标,运用层次分析法确定各个指标的权重,结合接近理想解的偏好排序法建立AHP-TOPSIS优选模型,得到4家投标企业基于评价标准的综合接近度.该结果更优于层次分析法,用AHP-TOPSIS模型解决物业管理评标优选更具有效性和可行性.     

基于近似模型和数值模拟的连杆热锻成形工艺设计优化

提出了基于近似模型和数值模拟的设计优化方法.在利用有限元分析连杆热锻成形过程的基础上,以降低锻件成形过程中变形损伤为目标,以飞边槽形状参数为设计变量,采用响应面法近似模型建立了设计变量与目标函数的初始近似模型.在设计优化过程中,用近似模型代替实际的数值模拟程序,计算锻件内部的损伤值,对连杆热锻成形工艺参数进行了优化计算,取得了较为理想的效果.     

基于高精度模型的机翼气动结构多学科设计优化方法

利用低自由度协同优化方法对轻型飞机机翼进行了气动/结构多学科设计优化,气动和结构两个子系统实现了并行,其中气动分析采用CFD软件Fluent,结构分析优化采用有限元软件MSC.Patran＆Nastran。建立了基于Catia、Gambit和Fluent等通用软件的气动自动化分析模型。提出了利用三系数四次响应面模型拟合机翼上的升力分布以实现不同子系统并行和气动力的传递。以气动自动化分析模型和三系数四次响应面气动载荷分布模型为基础,提出了面向高精度气动分析的气动分析代理模型的建立方法。机翼优化结果表明LDFCO/V1方法可以成功地利用高精度模型实现机翼气动/结构多学科设计优化。     

产品配置方案优选模型研究

文章在对大规模定制下产品配置设计模型研究的基础上,分析了配置方案评价优选的必要性;针对轿车产品方案评价选择过程中存在客户需求模糊,评价对象信息不充分等因素的影响,依据客户购买的心态,构建了轿车产品方案优选模型,运用层次分析法和灰色关联分析法的理论,建立了多层次综合评价数学模型,通过仿真,验证该数学模型的可行性.     

基于盲数理论的最优化方法与程序实现

使用盲数表达优化设计中的不确定变量,结合常用的基于实数变量的优化算法,提出了基于盲数的优化方法.该方法从微观的角度分析和描述设计变量与优化参数之间的关系,给出优化问题的盲数解.盲数解不但给出了设计变量的取值,而且还给出了不同取值时优化对象处于最优状态的可靠性的评价.     

基于网格技术的多学科优化系统

针对多学科优化设计中设计变量众多、计算周期长、应用集成复杂等问题,提出了一种基于遗传算法的综合优化技术;研究了基于网格技术的多学科优化系统构建方法,通过构建跨域系统的方式支撑复杂多学科优化问题研究.基于CNGrid GOS/GRIA以及OPTIMUS工作流引擎构建了跨中欧的网格平台,能有效支持襟翼噪声仿真案例.研究结果表明,平台能稳定运行40 d以上,优化后的襟翼位置使襟翼噪声降低了2.37dB,升力系数提高了0.005 6.     

野战给水站点优选模型

为了选择满足作战要求的水源点建立给水站,需要对各水源点进行综合评价。在分析几种综合评价方法优缺点的基础上,应用新型模糊灰色关联综合评价方法建立了给水站点的优选模型。该评价方法综合了模糊综合评价法和灰色关联综合评价法,实例证明该优选模型能更为有效地给出评价结果。     

利用频谱分析进行平面连杆机构的轨迹综合

提出一种基于频谱分析和应用最优化方法进行平面连杆机构轨迹综合的新方法。此方法减少了迭代求解过程中变量的数目,并且变量初值的选定简易而规范; 在建立优化模型时运用了复矢法, 使整个求解过程无需推导繁杂的数学公式     

基于人工蜂群波长优选和残差增广的近红外光谱定量模型研究

提出一种基于人工蜂群(artificial bee colony,ABC)算法的光谱波长优选和残差数据增广回归算法的近红外光谱定量模型.以勾兑果汁中苹果汁原汁含量的近红外光谱数据为基础,对原始光谱数据进行预处理,通过人工蜂群算法优选光谱波长变量,采用优选出的波长变量建立近红外光谱浓度残差增广的最小二乘回归(concentration residual augmented classical least squares,CRACLS)模型.将ABC波长优选后建立的CRACLS模型与全光谱建立的CRACLS模型,遗传算法(genetic algorithm,GA)波长优选后建立的CRACLS,ABC波长优选后建立的PLS模型,全光谱建立的PLS模型,GA波长优选后建立的PLS模型进行比较.实验结果表明,ABC-CRACLS模型的校正集的Rc值为0.999 8,RMSEC值为0.000 9,预测集的Rp值为0.999 1,RMSEP值为0.012 1,均优于其它几个模型.因此提出的人工蜂群算法能够有效地处理好波长变量的优选问题,并且CRACLS模型取得良好的预测结果.     

改进的TOPSIS综合评价模型在河道整治方案优选中的应用

综合考虑社会效益、生态效益、经济效益，建立河道整治方案的优选评估指标体系，提出利用“垂面距离”代替“欧式距离”确定贴近度进行方案优选的综合评价方法，建立基于信息熵权的改进TOPSIS综合评价模型，并将该模型应用于乌海市摩尔沟河道整治方案的优选中。结果表明：改进的TOPSIS综合评价模型能较好地评价河道整治方案，方案优选结果与当地实际情况相符。     

基于刚度性能优化的比例灵敏度方法研究

文章针对某款微型纯电动汽车扭转刚度不足的问题,在详细参数设计阶段提出了用比例灵敏度方法为基础对白车身结构件进行尺寸优化。首先利用Hyper Mesh软件建立正确的白车身有限元模型,并对其刚度性能进行分析;基于扭转刚度性能提升的需求,在已有灵敏度方法研究的基础上,提出了比例灵敏度变量优选方法;最后建立优化数学模型,以车身质量最小化为目标、扭转刚度性能要求为约束,通过优化白车身薄板件厚度,得到满足性能要求的车身结构。优化后扭转刚度提升了24.56%,验证了比例灵敏度变量优选方法对结构刚度性能提升的有效性。     

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.