约束条件下机翼的多目标响应面优化方法

本文提出一种在较强的工程约束条件下,开展机翼优化设计的高效率多目标方法。文中综合升力线理论和RANS的流场计算方法以及数学近似的响应面方法,研究在多种工程约束条件下,巡航设计点中升阻比和翼根弯矩的多目标优化问题。采用分步嵌套优化的方法,首先,固定平面形状外形,优化展向的扭转角分布;然后优化固定拓扑形式下的平面形状参数,对于每一个平面外形,展向扭转角分布的优化为平面形状优化的内迭代;最后通过响应面的结果得到双目标的近似Pareto锋面。该方法对完成特定约束条件下的气动设计具有参考价值。     

基于响应面模型的滑移门动力学特性多目标优化

为了在满足开启轻便性的条件下提升滑移门的运动平顺性,提出了基于响应面模型的滑移门动力学特性多目标优化方法.基于刚柔耦合多体动力学方法建立某MPV车型的滑移门模型,对其运动平顺性及开启轻便性的评价指标进行分析,并通过滑移门台架试验验证了该仿真方法的可靠性.对滑移门运动机构进行参数化设计,结合拉丁超立方采样法进行试验设计,通过对滑移门动力学特性指标进行灵敏度分析,得到了结构参数对性能的影响规律.建立精度可靠的滑移门动力学特性二阶响应面模型,各项指标的复相关指数R2均高于0.9.采用NSGA-Ⅱ遗传算法对滑移门运动机构进行多目标优化,滑移门中导向轮载荷峰值与质心加速度峰值分别降低39%和24.4%,全开所需时间低于1.8 s,在满足开启轻便性要求的同时,显著提升了滑移门的运动平顺性.     

基于热加工图及响应面法的手把体多目标优化

以手把体为例,综合考虑应变速率及变形温度对材料微观组织结构和性能的影响,运用DEFORM材料库中的应力应变数据,建立了45钢的热加工图,初步为手把体锻造提供合适的工艺参数范围.进一步以初始锻造温度、飞边槽桥部高度、模具下压速率为优化变量,以锻件最大损伤值、终锻成形载荷、坯料填充率为优化目标,采用Design-Expert软件进行了响应面拟合建模分析,得到三个目标量的二阶响应面模型,并进行优化分析,经数值模拟验证其误差范围小于5%.生产实践结果表明:多目标优化后的工艺参数能够获得形貌完整的锻件,并有效地减小最大损伤值,降低成形载荷,显著地提高了材料利用率.     

基于响应面方法的车辆多目标协同优化

建立包含7个子系统的某整车动力学仿真模型,以整车的操纵稳定性和行驶平顺性达到最佳匹配为目标,整车的悬架刚度和减震器的阻尼以及稳定杆的扭转刚度为优化变量,在ADAMS/CAR环境下进行仿真。根据中国汽车行业标准QC/T 480—1999和GB/T 4970—2006,分别以操纵稳定性的4个闭环评价指标和平顺性的随机路面评价指标的综合计分为目标函数,以相应计分的最大、最小值作为约束函数建立协同优化的数学模型。然后采用中心复合试验方法设计59组试验,根据实验数据,运用响应面方法(RSM)拟合出回归模型,得到最优值。仿真结果表明该优化方法使汽车的综合计分提高了13%,操纵稳定性和平顺性同时得到优化。     

基于响应面模型侧式进/出水口体型多目标优化

为解决抽水蓄能电站侧式进/出水口扩散段体型优化时传统优化方法通常依据工程经验进行体型调整,导致进流与出流时的水力特性难以同时满足最优的问题,以扩散段体型参数为设计变量,以进/出流各水力指标作为优化目标,利用响应面法建立了两者之间的代理模型.利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行了多目标优化,得到最优体型.研究结果表明:采用NSGA-Ⅱ可以解决双向水流条件下各目标难以同时满足最优的问题.此外,只须在建立代理模型过程中进行计算流体动力学(CFD)计算,而优化时无须进行,有效提高了进/出水口体型的优化效率.     

基于响应面模型和多目标遗传算法的动车组水箱优化设计

以获取动车组水箱最佳结构参数组合为目的,结合双向流固耦合分析,采用拉丁超立方抽样生成试验设计样本点,构建了动车组水箱的响应面近似模型,通过拟合优度验证了该响应面的准确性。最后运用多目标遗传算法寻找水箱结构参数优化设计的Pareto最优解前沿,以此提出优化策略。研究结果表明,基于响应面模型和多目标遗传算法的动车组水箱优化方法,有效克服了水箱结构总体性能方案设计时重复性和经验依赖的缺点,可为决策者进行目标权衡提供充分依据,为其他复杂模型的设计优化问题提供设计参考及解决方案。     

压力机杆系优化求解的变量循序组合响应面法

为了能够切实有效地对机械压力机杆系驱动机构进行优化设计,采用响应面分析法并结合试验设计方法,提出了求解该杆系多目标优化问题的变量循序组合响应面法(VSCRSM),并建立了优化数学模型.对优化变量及其变化范围进行循序取舍组合和设定,同时采用响应面分析法多次拟合进行优化求解,最终得到了优化结果.与初始设计及变容差遗传算法相比较,VSCRSM优化目标的最小值分别降低了15.85％和5.8％,并且滑块行程误差仅为0.09％,不仅解决了初始设计及变容差遗传算法所得结果中滑块行程超出误差范围的问题,而且实现了压力机杆系的显著优化.     

基于响应面法的高寒矿山充填配比优化

采用中心复合试验研究采场温度、灰砂质量比和固相质量分数对高寒矿山充填料浆的强度特性和流动特性影响规律.利用多项式近似隐式极限状态方程,建立充填体强度、充填料浆坍落度和充填材料成本响应面回归模型.以回归模型响应值的满意度为输入,使用加权几何平均算法求得料浆充填性能整体满意度,采用基于整体满意度准则的非线性多目标优化技术对充填配比参数进行优化,得到高寒矿山不同采场温度范围下最佳灰砂质量比及充填料浆输送浓度.结果表明:采场温度低于5℃时,固相质量分数70％、灰砂质量比1:6的料浆整体满意度可达0.4～0.5,满足低温充填要求,且整体满意度随温度变化较小;当采场温度增至5℃之上时,温度提高充填性能整体满意度迅速增大,固相质量分数65％、灰砂质量比1:6的料浆满意度增大最快.     

多种约束条件下机翼的双目标响应面优化方法

提出一种在较强的工程约束条件下,开展机翼优化设计的高效率多目标方法。综合升力线理论和RANS的流场计算方法以及数学近似的响应面方法,研究在多种工程约束条件下,巡航设计点中升阻比和翼根弯矩的多目标优化问题。采用分步嵌套优化的方法,首先,固定平面形状,优化展向的扭转角分布;然后优化固定形式下的平面形状参数,对于每一个平面外形,展向扭转角分布的优化为平面形状优化的内迭代;最后通过响应面的结果得到双目标的近似Pareto锋面。该方法对完成特定约束条件下的气动设计具有参考价值。     

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...     

直齿内齿轮冷精锻成形工艺研究

文章系统研究了直齿内齿轮冷精锻成形工艺,并在原有工艺的基础上提出了改进后的新工艺,分析了内齿轮在冷精锻过程中金属的流动规律,得到了保证轮齿充满模具型腔的合理坯料尺寸;运用数值模拟方法,研究了冲头入口角、摩擦条件和模具关键过渡圆角的改变对内齿轮成形过程中工作载荷、有效齿长、模具寿命、金属流动和等效应变的影响,为生产实践提供理论依据和技术指导。     

圆柱直齿轮挤压组合凹模的优化设计

文章介绍了利用黄金迭代法对齿形凹模进行优化设计的过程.挤压齿轮的凹模型腔带有齿形,不能直接用厚壁圆筒的计算公式进行优化设计,但是可以利用组合凹模的优化设计公式,先确定凹模内圈、中圈、外圈的内外径尺寸,再与有限元模拟和迭代寻优相结合,以内圈的应力达到材料的许用应力值为目标,调整并优化过盈量,达到优化设计的目的.     

基于插齿法加工直齿圆柱齿轮的仿真

采用Visual C 6．0的OpenGL技术，运用CAD、3DS等软件的功能，对直齿圆柱齿轮用插齿法加工过程进行仿真．该仿真软件不仅具有虚拟的动态效果，而且能实时控制切削参数．它对于教学及研究齿轮的加工，具有一定的辅助作用．     

直齿行星传动齿轮修形优化设计方法

针对多个行星轮均布的大功率直齿行星传动系统,提出了优化齿轮修形参数的设计方法.取其中一路子系统建模,应用位移约束方程建立局部太阳轮边界位移协调关系,简化了有限元分析模型.为提高齿轮有限元模型的齿廓几何逼近精度,降低齿轮有限元规模,提高非线性接触分析的求解精度和效率,建立了齿轮接触区细化单元节点位移耦合模型.提出直齿轮修形齿面快速精确有限元建模方法,采用修形函数控制渐开线发生线长度修改齿面上的节点坐标,实现修形齿面快速精确重构,以齿面应力分布均匀为主要目标,迭代求解修形齿轮应力分布优化了齿轮修形参数.     

直齿圆柱齿轮传动设计的全局优化方法

分析现有齿轮传动优化设计方法在全局优化方面的不足.针对一类载荷系数一定的直齿圆柱齿轮传动设计的体积优化问题,建立非线性优化模型.基于模型特点的分析,采用变量组合与取自然对数的变量变换方法,将原非线性问题等价地转化为含混合变量的线性规划模型,并设计一类求解混合变量的线性规划问题的全局优化方法.将这一系列方法应用于研究典型的直齿圆柱齿轮传动优化设计案例,并与已有设计优化方法比较.结果表明:该全局优化方法得到的大小齿轮分度圆柱体积小于其他方法得到的圆整最优值.     

行星齿轮参数有限元分析与优化

文章针对车辆选择性输出双离合自动变速器,为了验证行星齿轮系行星齿轮的具体结构参数及承载能力,利用通用有限元分析软件Ansys对所设计的行星齿轮进行静态有限元分析,发现行星齿轮在传动中齿面接触应力及齿根弯曲应力超过了材料的许用应力范围;为达到符合行星齿轮材料及工作要求,对行星齿轮进行齿面修形,修形后的行星齿轮经分析符合材料要求。     

齿轮啮合动态接触过程仿真分析

以圆柱体接触力学相关原理为基础,基于Ansys/Ls-dyna操作平台,对齿轮啮合过程动态接触应力进行有限元仿真分析.将啮合齿轮等效为两圆柱体接触,以等效圆柱体的接触应力作为齿轮接触应力,将有限元计算结果与Hertz理论进行对比分析发现,齿轮接触过程最大接触应力与Hertz理论较为接近,说明该等效模型的正确性.在单齿啮合区,其接触应力较双齿啮合处有所增加;在双齿啮合区,其最大接触应力较为平稳.轮齿两端处的接触应力远大于齿面中间处的接触应力,在轮齿中间区域,其接触应力分布比较均匀.     

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.     

利用局部加载法冷精锻圆柱直齿轮

冷精锻圆柱直齿轮具有齿腔充填困难、成形力大及模具寿命低等技术难题.对此,提出了传统封闭式冷锻-局部加载终锻二步锻造工艺.利用数值模拟方法分析了局部加载终锻的变形过程、等效应变和成形载荷,并与封闭式冷锻成形圆柱直齿轮进行了对比,结果表明:利用局部锻造工艺作为终锻,不但齿腔充填良好,而且能极大地降低成形力和单位压强;局部加载成形的齿轮齿形部分变形大、组织好.＃     

贯通内齿轮冷挤压成形工艺仿真与试验

根据贯通内齿轮的结构特点,提出了适合内齿轮冷挤压成形的工艺方案.运用数值模拟技术着重分析冲头入口角对内齿轮成形质量的影响,得到满足内齿轮成形质量的合理冲头入口角度,并通过物理试验对数值模拟结果进行了验证.结果表明,提出的适用于贯通内齿轮冷挤压成形工艺方案合理可行.