双轴柔性铰链柔度的设计计算

文章利用能量法推导了双轴柔性铰链柔度的系列设计计算公式,在此基础上得到了常用的直圆双轴柔性铰链柔度的设计计算公式.针对多个不同尺寸的双轴柔性铰链,采用推出的计算公式、J.M Paros公式进行计算,2种计算方法的结果吻合很好,由此说明了推出的计算公式的正确性和简洁性.     

薄壁结构抗弯性能多目标优化设计方法研究

薄壁吸能结构的抗弯性能评估是多方面的,并且各个质量特性之间可能会发生相互冲突。因此,薄壁结构弯曲吸能特性的优化设计非常困难。为了解决上述问题,文章提出了一种结合试验设计技术、径向基函数近似建模技术、序列采样策略和多目标粒子群算法的序列近似多目标优化设计方法,进行了薄壁结构的弯曲吸能特性优化设计。优化结果表明,该方法提高了薄壁结构的弯曲吸能特性,比传统的优化方法具有更高的优化设计效率;并且在相同的求解效率下,序列采样策略比常规采样策略具有更高的精度,能大幅提高产品的设计质量。     

抗震钢筋混凝土框架结构的多目标优化设计

本文把多目标优化设计方法应用于抗震结构设计中。同时考虑结构的应变能及结构的造价两个相互矛盾的函数作为目标函数。按照现行的《混凝土结构设计规范》ＧＢＪ１０－８９及《建筑抗震设计规范》ＧＢＪ１１－８９的要求建立了数学模型。并且计算了剪切型钢筋混凝土框架结构的算例。结果表明，本文提出的理论及计算方法是合理的。     

典型柔性铰链精度性能的研究

柔性铰链是一种被广泛用于微动机器人的主要构件 ,其运动变形精度直接影响微动机器人的终端定位和操作的控制。由于传统理论方法无法准确分析特殊几何结构柔性铰链的精度性能 ,因此采用有限元技术对 3种典型柔性铰运动变形进行了系统的研究 ,并将模拟结果与传统理论的分析结果进行了比较 ,分析了在加载条件下不同几何参数对 3种柔性铰功能方向和非功能方向精度性能的影响 ,给出特殊情况下柔性铰优化设计的准则     

考虑阻尼的抗震结构的多目标优化设计

利用抗震结构的多目标优化设计理论,考虑阻尼力对结构影响,对钢筋混凝土结构造价最低和结构应变能量大的两个目标函数进行优化设计。按照现行的混凝土结构设计规范（ＧＢＪ１０－８９）及建筑抗震设计规范（ＧＢＪ１１－８９）建立了数学模型,计算了钢筋混凝土框架结构的算例。结果表明,提出的理论及方法是合理的。     

单轴柔性铰链设计方法研究

针对微机电系统中常用单轴柔性铰链机构原始理论设计的复杂性 ,提出了简洁而准确的单轴柔性铰链设计计算方法。从基础理论出发推导出了柔性铰链刚度及转角设计公式 ,分析了柔性铰链设计中结构参数与性能的关系。通过一种压电驱动微动工作台设计实例分析了单轴柔性铰链机构在微机电系统中的应用。实践证明了该方法的简便、可靠与实效性     

汽轮机叶片参数的多目标优化设计

由于制造误差和不平衡力的作用,汽轮机叶片的周向气动力除合成一个力倡外,还合成一个横向力,这个横向力使转子发生进动,在一定条件下会使转子失稳,是转子的一个自激激振力。为保证机器正常工作,应对汽轮机叶片参数进行多目标优化、本文首先导出了力偶和激振力的公式,建立了汽轮机叶片参数的多目标优化设计的数学模型,提出了求解该模型的算法,并给出了算例。     

多目标柔性作业车间调度的多交叉策略元胞进化算法*

针对经典Job-shop调度问题的局限性,构建了以加工成本、瓶颈机器负荷、机器总负荷及制造工期为目标函数的柔性作业车间调度多目标优化模型,提出了基于多交叉策略的元胞多目标遗传算法。在分析优化模型的基础上,使用双层编码方式,并采用多个交叉算子协同进化,提出一种多交叉策略的进化算子。针对元胞多目标遗传算法的特点,提出一种改进的精英策略,保证更多的精英个体参与进化,从而提升算法收敛速度。通过2个基准实例求解对比分析,表明所提方法的有效性。将新算法应用于实际生产企业的车间调度问题中,得到了一组Pareto解集,并采用层次分析法得到一种满意度最大的方案。数据结果表明,该算法在解决多目标FJSP的工程有效性。     

双轴柔性铰链转动柔度的计算与分析

利用力学和微积分基本公式推导了双轴柔性铰链转动柔度的一般设计计算公式.在此基础上得到了常用的直圆双轴柔性铰链转动柔度的设计计算公式.利用该公式定量地分析了柔性铰链参数对转角柔度的影响.同时针对多个不同尺寸的直圆双轴柔性铰链,采用推出的公式、Paros公式和有限元法进行计算,三种计算方法的结果吻合很好.由此说明了推出的计算公式的正确性和简洁性.     

综合式圆孔拉刀的多目标优化设计

针对以单目标优化设计圆孔拉刀的某些不足，采用多目标优化设计圆孔拉刀。在考虑刀具及机床等约束的基础上，以圆孔拉刀粗切齿部长度最粒和拉削力最小为优化目标，对圆孔拉刀参数中的齿升量及齿距进行了优化，并用罚函数法进行了实例优化。     

打通型双串联与三串联柔性铰链设计与性能比较

平面折展柔顺机构(lamina emergent mechanisms,LEMs)的重要组成部分之一是柔性铰链,因此设计新型的平面折展扭转铰链(lamina emergent torsional joint,LET)能够对其运动起到十分关键的作用.本文提出了一种打通型LET柔性铰链,设计了打通型双串联柔性铰链和打通型三串联柔性铰链的两种结构形式,分别推导出了两种铰链的弯曲等效刚度计算公式.通过对设计实例的理论分析与有限元分析,验证了等效刚度计算公式的正确性.将外形尺寸相同的打通型双串联、三串联柔性铰链与外LET铰链进行了弯曲以及拉压性能的对比,结果表明,打通型三串联LET柔性铰链在拉压性能下降不明显的情况下,能够较大幅度地提升弯曲性能.     

分层方向的多目标优化模型

应用多目标优化方法,研究了快速原型制作中的分层方向选择问题。分析了目前分层方向优化模型和求解方法中的不足,讨论了影响原型制作质量、制作时间和制作成本的主要因素。建立了分层方向的多目标优化模型,该模型考虑了支撑结构、面片法向等因素,并给出了遗传算法在该模型求解中的应用,结果表明该模型和方法是可行有效的。     

柔性铰链四杆机构变形分析及仿真

柔性铰链四杆机构在精密机械中的应用日益广泛。采用伪刚体模型法对具有集中柔度的全柔性铰链四杆机构进行了分析,得出了外载荷与转角的一般计算公式。给出了计算实例,并与有限元软件ANSYS仿真结果进行了对比,误差在3%左右,验证了该分析方法的有效性。最后也得出了外载荷与危险点应力成正比的关系。     

船舶坐墩配墩多目标优化设计

建立了船舶坐墩配墩多目标优化设计的数学模型．选择墩木总体积和船舶尾部结构的强度储备作为目标函数,采用宽容排序法求解所建立的多目标优化模型．计算示例表明,多目标优化设计方案的墩木总体积虽较单目标优化设计结果有所增加,但船舶尾部结构强度储备亦明显增加．多目标优化设计方案同时兼顾协调了两个不同性质的性能指标,使得设计更为合理．     

舰船特装器材多目标优化配置方法

 针对舰船海上执行任务期间随舰特装器材的保障问题,研究了特装器材的多目标优化配置方法。结合舰船特装器材保障的实际特点,以器材的体积、质量、费用为约束条件,以保障概率和利用率为优化目标,建立多目标多约束特装器材优化配置模型,并改进多目标粒子群算法,保证全局范围粒子多样性,避免算法过快收敛,以求得全局最优解。通过实例对比改进粒子群算法与标准算法的计算结果,分析不同指标权重比组合下的最优配置方案、不同约束条件下的多目标变化趋势,证明了改进粒子群算法的稳定性和多目标优化模型的实用性。     

IMRT治疗计划的多目标优化问题

针对形调强放射治疗(IMRT)治疗计划逆向设计的需要,建立了IMRT治疗计划的多目标优化模型.该模型将病灶和健康组织辐照剂量作为约束条件,以剂量均匀性和健康组织与病灶的剂量梯度差作为目标函数.以该模型为基础,采用遗传算法实现了IMRT治疗计划系统优化.经实例计算,获得的剂量分布和病灶形状相比具有较好适形性,且健康组织剂量和病灶组织剂量有很大差别,治疗增益比高.此外,采用的遗传算法能较快收敛,实例计算证明了该模型的适用性和算法的有效性.     

铝电解生产过程的多目标优化

针对某铝厂铝电解生产过程中的摩尔比、电解温度和极距难以根据不同工况进行实时调整,无法达到期望综合生产目标的问题,提出以电流效率最高、槽电压最低为优化目标,以氧化铝浓度指标和生产工艺要求为约束条件的基本优化思想.首先采用多元线性回归与改进BP神经网络方法,建立铝电解生产过程非线性不等式约束的多目标优化模型;然后,采用比例加权系数法与广义简约梯度组合算法求解多目标优化问题,获得摩尔比、电解温度和极距的优化设定值.研究结果表明,在工况正常时,模型优化结果的相对误差在5％左右;工况异常时,模型优化结果的相对误差在10％以内;本文所用方法的优化精度较高,基于实际生产数据的仿真结果的有效率都在90％以上,在工况正常情况下可以达到97％,此结果能很好地满足企业的要求.     

微定位器中柔性铰链结构的有限元分析及改进

微定位器是微机械系统精密加工、纳米技术的重要组成部分,柔性铰链结构则是微定位器的核心部件。利用有限元分析软件ANSYS,对两种常见铰链进行了分析,研究了其几何参数对结构的刚度、运动方向精度的影响;证明了在微动范围内,柔性铰链结构的刚度不随输出点的线位移的大小变化而变化,是常数,且刚度与结构的运动方向精度不成简单的线性关系。在此基础上,提出一种改进型柔性铰链结构,各项性能指标得到了改善。     

基于博弈理论的拱坝体形多目标优化设计

以坝体体积、最大主应力、高应力区范围为目标函数,建立了拱坝体形多目标优化模型.根据多目标优化设计问题与经济学中博弈问题之间的相似性,将多目标优化中的各分目标函数看成博弈方,所有可行解就是博弈策略集,从而提出了拱坝体形多目标优化设计问题的合作博弈方法.白鹤滩拱坝体形优化设计结果表明,该方法比传统的多目标优化方法(如线性加权法和理想点法)更能综合反映各优化目标的要求,优化结果更加合理,并具有较高的计算效率.     

悬架控制臂多目标拓扑优化

为了对悬架控制臂进行轻量化,并保证轻量化的悬架控制臂仍能满足动静态性能要求,采用了多目标拓扑优化的方法。首先以控制臂为柔性体在Adams/Car中建立悬架刚柔耦合模型并对该模型进行多体动力学分析,从而得到悬架控制臂在制动、转向及过凸包等极限工况时的边界条件;然后采用惯性释放的方法对悬架控制臂进行有限元静力分析及模态分析,并根据结果分析其动静态性能;再运用折衷规划法对该悬架控制臂进行多目标拓扑优化,并通过正交试验的方法确定目标函数的权重。最终得到的新控制臂模型重量比原模型降低18.1%,总体刚度及低阶频率都有提高,各极限工况应力均小于许用应力。结果表明,轻量化的悬架控制臂满足性能要求,验证了设计的合理性。