45″双模轮胎硫化机横梁结构优化设计

在某橡胶机械厂产品45″双模轮胎硫化机横梁的结构优化设计中，采用ANSYS与导重准则法相结合的优化方法，既发挥了结构分析商用软件ANSYS有限元建模、分析求解、结果输出方便的优势，又利用了结构优化设计导重准则法优化效果好、收敛快的优越性，一般只需约5到7次优化迭代计算即可得到十分显著的优化效果，大大提高了设计效率与设计质量。     

基于混合遗传算法和复合形法的翼型优化设计

遗传算法的缺点在于计算过多的目标函数适应值而增加了优化设计的计算量。为了提高遗传算法的优化效率,将遗传算法和复合形法相结合,建立了基于混合遗传算法和复合形法的气动优化设计方法,对超临界翼型进行了单目标和多目标的优化设计,流场计算采用雷诺数平均N-S方程。算例表明,该设计优化方法稳定,设计质量高,效率比单纯遗传算法有很大提高,在工程中有较大的应用价值。     

基于遗传算法的层合板结构的可靠性优化设计

采用遗传算法分析了存在初始缺陷的复合材料层合板的可靠性优化问题．优化设计时，以层合板结构的厚度最小为目标函数，以可靠度要求为约束条件．在可靠度分析中，取初始缺陷、强度参数、单元层的厚度为随机变量，采用一阶矩法和Tsai-Wu准则分析每个单元层的失效概率，系统失效概率的计算基于串联系统假定．通过比较遗传算法与序列二次规划法的计算结果，证实了遗传算法用于可靠性优化设计的有效性．     

基于加速微种群遗传算法的拱坝体形优化设计

以型值点坐标、拱端厚度和半中心角为体形参数构造三次样条线型拱圈,给出了三次样条线型拱坝体形优化设计模型.采用加速微种群遗传算法求解拱坝优化设计问题,对约束条件根据复杂程度采用不同的处理方法,即相对比较简单的几何约束采用直接检验法,对较复杂的性态约束采用罚函数法处理.以某拟建拱坝的安全性优化设计为例进行了计算,结果表明优化设计的坝体最大主拉应力比初始设计减小了42%,显示了加速微种群遗传算法的有效性与可行性.     

基于遗传算法的多自由度振动陀螺仪优化设计

针对微陀螺仪灵敏度与带宽的制约问题,通过一种新型的生物进化遗传算法,提出了一种基于灵敏度和带宽最优化的优化设计方法.编写了多目标遗传算法的相关程序,该方法基于特征提取确定约束条件,以微陀螺振动系统振子质量比、结构频率比以及弹性梁刚度系数比为设计变量,灵敏度与带宽为设计目标,采用多目标遗传算法对模型进行优化.以双检测单驱动三自由度微机械陀螺仪为研究对象进行分析与优化,获得的灵敏度和带宽与二次序列规划算法(SQP)相比分别提升了18 dB和2 175 Hz.结果表明,采用该方法对微陀螺仪的性能进行分析和优化,能在大大提高优化效率的同时有效提高灵敏度与带宽,达到提升多自由度微陀螺性能的目的,为微机械振动陀螺仪的优化设计提供了新的有效方法.     

遗传算法在内燃机凸轮优化设计中的应用

引入一种基于自然选择和自然这机理的全局搜索算法－遗传算法,并对基于遗传算法的优化过程进行了全面和简要的说明,同时根据内燃机凸轮优化设计的特点和难点,提出了基于遗传算法的凸轮优化设计方法,对遗传算法对用于内燃机中的可能性进行了研究,数值计算实例表明：遗传算法用于内燃机凸轮优化设计中获得比较满意的参数优化设计结果;与传统的优化方法相比,遗传算法具有一定的优越性。     

遗传算法在内燃机凸轮优化设计中的应用

引入一种基于自然选择和自然遗传学机理的全局搜索算法———遗传算法 ,并对基于遗传算法的优化过程进行了全面和简要的说明 ,同时根据内燃机凸轮优化设计的特点和难点 ,提出了基于遗传算法的凸轮优化设计方法 ,对遗传算法用于内燃机中的可能性进行了研究 .数值计算实例表明 :遗传算法用于内燃机的凸轮优化设计可获得比较满意的参数优化设计结果 ;与传统的优化方法相比 ,遗传算法具有一定的优越性     

导重法求解柔性机构多目标拓扑优化问题

柔性机构中为同时考虑结构的刚性和机构的柔性,研究结构整体柔度最小化和结构输出位移最大化的多目标拓扑优化设计方法.建立基于RAMP插值模型的多目标拓扑优化设计模型,采用伴随敏度分析法进行目标函数敏度分析.将导重法引入到柔性机构拓扑优化问题的求解中,推导出柔性机构多目标拓扑优化问题的迭代表达式.对柔性机构的典型算例进行拓扑优化计算,算例结果表明,基于RAMP插值模型结合导重法求解柔性机构多目标拓扑优化问题具有设计变量少、收敛速度快、优化效率高的特点,上述方法的结合为求解柔性机构多目标拓扑优化问题提供了一条新途径.     

基于MATLAB的圆柱齿轮减速器优化设计

优化设计是将最优化理论和计算技术应用于设计领域,为工程设计提供一种重要的设计方法。在对圆柱齿轮减速器优化设计分析的基础上,建立了圆柱齿轮减速器的优化设计数学模型,选取了合理的设计变量,并且确定了合适的约束条件,采用遗传算法来求解该优化设计问题。利用遗传算法优化得到的优化解与罚函数优化得到的优化解进行对比,差别较小。优化结果表明,利用遗传算法进行工程结构中的优化设计,优化方法可靠有效,能够使实际设计效率得到明显的提高。     

改进混合遗传算法在给水管网优化设计中的应用分析

目前,用于给水管网优化设计计算的常见方法主要有线性规划法、非线性规划法、枚举法、动态规划法、神经网络法和遗传算法等。但是,这些方法普遍存在需要二次圆整或不能解决复杂管网优化设计的缺陷。本文在对给水管网优化计算过程的每个环节作了深入分析和研究的基础上,提出了适于离散变量组合优化并能很好应用于管网优化设计计算的改进混合遗传算法,希望对给水管网优化设计提供一定的指导和参考。     

改进的遗传算法在型钢桁架结构拟满应力优化设计中的应用研究

将遗传算法应用于型钢桁架的拟满应力优化设计中,为改进传统遗传算法优化计算过程中结构重分析次数太多、搜索效率不高的缺点,运用并列选择技术对传统的遗传算法进行了改进.把型钢桁架的满应力优化设计看作是一个多目标优化问题,同时把离散变量的满应力优化设计与改进的遗传算法相结合,充分考虑受压杆件的稳定性,建立以各杆应力比最大为优化目标的适应值函数,根据工程实际充分考虑规范规定的约束条件和各项技术标准要求,建立了型钢桁架结构的优化模型,大大提高了优化运算效率.算例结果表明,改进的遗传算法收敛快、精度高,应用于离散变量结构优化设计是有效的.     

基于PSO算法的复合材料层合板可靠性优化设计

采用粒子群算法(PSO)分析了存在初始缺陷的复合材料层合板的可靠性优化问题.在层合板结构总厚度一定的情况下,以系统可靠度最大为目标函数,对复合材料的纤维方向角和相对厚度进行优化设计.单层板失效与否应用Tsai-Wu准则判断,采用一次二阶矩法(FORM)计算和评价失效概率.通过具体算例及借鉴遗传算法中的在线性能和离线性能评估准则,对粒子群算法的收敛性能进行评估,结果表明:与遗传算法相比,该方法具有操作简单、计算效率高等特点,对复合材料层合结构的可靠性优化设计十分有效.     

基于Pareto GA的机械手结构/控制多目标优化设计

针对机械／控制系统并行设计的多变量、多目标优化特点,以单臂机械手为对象,研究机电融合优化设计模型和多目标并行优化的算法．根据单臂机械手的动态特性和控制性能要求,采用极点配置方法构造了基于PD反馈控制的机电融合优化设计模型,通过Pareto遗传算法（PGA）对带约束的机电融合多目标优化问题的并行求解进行了研究,并对得到的Parato可行解集进行了分析．在PGA优化过程中采用了目标函数的归一化处理、分级罚函数法将约束问题转化为无约束优化、群体分级和Pareto解集过滤器等技术,并采用聚类方法对Pareto解集中解的个数、解集的特性和解的多样性进行控制,使优化解收敛到一个非劣点集．     

基于遗传算法的客车车身骨架优化设计

提出一种基于遗传算法的桁架式客车车身骨架的优化设计方法.应用有限元分析软件ANSYS建立了车身骨架有限元模型并进行计算,采用遗传算法进行优化.优化后车身总质量减轻719 kg,减重比例接近25%.结果表明,基于遗传算法的优化设计明显优于常规的数学规划方法,实现了某电动大客车车身骨架的轻量化设计.     

自然循环熔盐球床堆中间换热器的优化设计

核热泉堆是一种熔盐球床概念设计堆,具有满功率自然循环特性,中间换热器一次侧是一回路中除堆芯外主要的阻力来源。为降低中间换热器的阻力,提高换热效率,采用计算流体力学方法(CFD)对中间换热器单元流道的流动及其传热特性进行数值模拟,并构建换热器翅片阻力因子、Colburn因子和综合评价因子的响应面,利用多目标遗传算法对翅片的尺寸进行优化设计,并根据优化后的翅片尺寸基于Aspen软件进行换热器优化设计。优化后的换热器体积减小了30%。     

结构动力反演计算的重分析灵敏度遗传算法

针对灵敏度遗传算法计算效率问题,引入重分析技术。采用组合近似法进行结构振动模态重分析,实现结构动力反演分析,在保证计算精度的前提下有效提高灵敏度遗传算法的计算效率。通过数值算例研究所得结论如下:①引入重分析技术能有效提高灵敏度遗传算法的计算性能;②由于动力反演分析结果对模态数据的误差较敏感,近似分析不能完全替代精确分析,实际应用中应通过合理设置近似重分析的比例以获得理想效果。③对进行灵敏度修正的个体采用精确分析并更新重分析的参考结构,能有效提高计算精度。     

多工况多约束离散变量桁架拓扑优化的GA算法

采用遗传算法(ＧＡ)求解了多工况、多约束的拓扑优化问题,并对拓扑优化设计变量的遗传编码、约束处理及结构重分析减少等三个方面进行了改进·设计变量采用了额外基因表示法,更易获得最优拓扑结构·为减少结构重分析次数,引入了Ｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅ遗传算法,并采用了新的约束处理方法,扩大了搜索空间·     

微喷管内气体流动的三维数值模拟

微尺度流体的流动仿真分析是微喷管优化设计的基础.采用Navier-Stokes理论对采用微机电系统技术制作的微喷管中的气体流动进行了三维数值分析,建立了微喷管流动的三维数学模型,给出了该模型的求解算法.对不同燃烧室压强和温度下的微喷管内气体流动的计算结果进行了分析,并与二维计算结果进行了比较.结果表明 微喷管内的流动状态没有因压强和温度的变化而发生根本性的改变; 在微尺度下,由于附面层效应,采用二维数值计算将高估微喷管的性能.     

基于遗传算法的超材料吸收器逆向设计研究

通过MATLAB编码图案控制Computer Simulation Technology (CST) Microwave Studio计算模拟软件,针对电磁超材料吸收器正向设计只能基于规则图案的现状,采用遗传算法对超材料吸收器进行逆向设计研究.以自动仿真为基础,用CST计算随机不同的初始图形结果,然后在遗传算法中迭代优化,不断用CST计算新出现图形的吸收率,最后优化出吸收率高的吸收器.首先进行单目标遗传算法优化设计吸收器,结果表明,在各个太赫兹波段,最高吸收峰的吸收率均大于96%,次高峰大于94%,平均吸收率均大于87%.然后进行多目标遗传算法优化设计,不再局限于一个单独的吸收率指标,能够加上如非目标波段的低吸收率的性能指标,实现单频吸收的功能.     

微/纳机电系统中的毛细黏附作用

毛细作用在所有尺度中都存在,但是在微/纳尺度下尤为重要.随着微/纳机电加工技术的迅速发展及深入研究,微/纳机电器件得到广泛应用.在微/纳机电器件的加工和使用过程中,毛细黏附作用影响其可靠性,进而影响微/纳机电器件的商品化.鉴于毛细黏附问题对微/纳机电器件性能的重要影响,本文综述毛细黏附力对微/纳机电系统器件性能的影响效果,微/纳尺度的毛细黏附力作用规律,以及毛细黏附控制技术.