响应面方法在可靠性灵敏度计算中的应用

简要叙述了应用响应面方法获取极限状态函数(该极限状态函数具有二次多项式响应面函数的特点)的过程.提出了利用这种极限状态函数进行可靠性灵敏度分析的方法,举例证明该方法可用于极限状态函数未知的情况,并推导了相关计算公式.用响应面方法获取的极限状态函数天然地包括一、二次项和交叉项的信息,不仅使可靠性灵敏度的计算简单易行,而且使计算精度大大提高.最后以热疲劳裂纹为例,计算了其不发生失稳扩展的可靠度及各个随机变量的可靠性灵敏度.     

板坯连铸电磁制动下结晶器内金属流场的数学物理模拟

采用雷诺时均湍流模型并结合水银物理模拟实验, 研究不同磁场配置下板坯结晶器内的金属流动规律, 并以此分析不同磁场配置对工艺过程的影响. 结果表明: 雷诺应力模型(Reynolds stress model, RSM)能够较准确地反映电磁制动(electromagnetic braking, EMBr)下金属流场的变化, 该变化引起水口射流及其对结晶器窄边冲刷强度的改变; 在全幅二段电磁制动下, 上部磁场对液面水平速度和湍动性的抑制作用明显, 但从化渣和降低冲击深度的工艺要求来看, 上部磁场强度不宜过大.     

液-液旋流分离管湍流流场的数值模拟

采用雷诺应力模型(RSM)对一种旋流管内部的单相流动进行了湍流数值模拟。通过数值计算得到了旋流管内部流动的速度矢量分布情况,计算结果与经典文献资料吻合,证明了模型的正确,为进一步数值模拟打下了基础。     

聚乙烯醇-海藻酸钙作为德氏乳酸杆菌包埋剂的研究

以德氏乳酸杆菌为考察对象,应用响应面分析法(RSM)对聚乙烯醇海藻酸钙凝胶配比进行优化研究.结果表明,制备PVA海藻酸钙复合载体的最佳条件是PVA、海藻酸钠和氯化钙的质量分数分别为6.64%、1.29%和1.97%,固化交联时间为6.48h,预测乳酸发酵72h的产量为112.79g/L.经过120d,40批次的发酵验证,结果与预测值相符,且乳酸发酵72h产量比游离细胞发酵平均提高了56%.     

Screening and optimization of EPA-producing antarctic psychrophilic bacterium Shewanella sp. NJ136

Two hundred strains of bacteria from Antarctic sea ice were collected and screened for their ability of producing eieosapentaenoic acid （EPA, 20： 5ω3） by means of Gas Chromatography/Mass Spetmmetry （GC/MS）. Eight strains of bacteria containing EPA were investigated, among which the outstanding one was recorded as NJ136. This bacterium was identified as Shewanella by the biochemical characteristics and 16S rRNA sequence. Response surface methodology （RSM） was applied to optimize the medium ingredients. A 24 full factorial central composite design （FFCCD） was employed to determine the naximum EPA production at optimum levels of pH, NaC1, glucose and yeast extract. The predicted optimal combination of media constituents for maximum 14.02 mg/g （ about 1.7-fold increase） EPA production were determined as 30.15%e （m/v） NaC1, 9.98 g/L glucose, 4.42 g/L yeast extract and pH 6.08. The actual experimental results were in agreement with the prediction.     

基于DOE及RSM的单线圈磁流变阻尼器优化设计及动力性能分析

设计了一种单线圈磁流变阻尼器,并推导其阻尼力数学模型.为使磁流变阻尼器在固定尺寸内得到最优性能,采用实验设计（design of experiments,DOE）和响应曲面法（response surface methods,RSM）相结合的方法得到磁感应强度与设计变量的近似响应函数,建立目标函数并求解得到最优几何参数.对单线圈磁流变阻尼器进行电磁场仿真和动力性能仿真;搭建动力性能测试试验台,分别测试优化前后阻尼器在不同电流、频率、振幅及速度下的动力性能.实验测试结果表明,优化前阻尼器最大输出阻尼力仅有253 N,优化后阻尼器的最大输出阻尼力可达560 N;优化前阻尼器最大可调范围为3.7,优化后阻尼器的最大可调范围为4.8,输出阻尼力随电流变化连续可调,具有良好的动力性能.      

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。     

基于响应面方法的转向梯形优化设计

在考虑悬架跳动时前束角变化的情况下,为实现对车辆转向运动学的最优化,以某小型皮卡车为研究对象,利用ADAMS/CAR软件建立前悬架和转向总成虚拟样机模型,进行转向和轮跳仿真实验。以内、外球头的空间坐标为优化变量,分别以阿克曼误差的均方根和前束角的变化范围为目标,运用DOE方法进行2次试验设计;根据实验结果分别对影响阿克曼误差和前束角的影响因素进行灵敏度分析,运用响应面方法(RSM)拟合出回归模型。利用MATLAB优化工具箱在约束前束角的情况下,对阿克曼误差进行优化,得到硬点的最优值。研究结果表明:在前束角的变化范围减少10%的前提下,转向机构在0°~25°常用转向角度,阿克曼误差减少51.27%。优化后的结果明显地改善了转向的运动学特性,并且避免了单独优化转向,对前束角造成的影响。     

紫苏籽抗氧化肽的制备工艺研究

采用碱提酸沉法从紫苏籽粕中提取蛋白质,进行蛋白酶筛选,发现紫苏籽蛋白经碱性蛋白酶酶解后有最好的抗氧化活性和水解度(DH).在单因素试验的基础上,采取响应面分析方法,并建立数学模型,确定最佳酶解工艺.试验结果表明:各因素影响紫苏籽粗蛋白酶解液DPPH自由基清除率的主次顺序是:加酶量酶解时间pH值,最佳条件是:加酶量3 000 U·g~(-1),酶解时间5.00 h,pH值9.80,温度50℃,此时DPPH自由基清除率为73.64%,说明紫苏籽蛋白质酶解多肽拥有很高的抗氧化活性.     

响应面法优化薤白多糖的羧甲基化修饰工艺及抗氧化活性研究

采用氯乙酸法对醇沉法得到的薤白多糖(PAM)和柱层析纯化的3种分级薤白多糖进行羧甲基化修饰,以氯乙酸浓度、反应时间和反应温度为自变量,修饰产物的羧甲基取代度(DS)为响应值,应用响应面设计法确定羧甲基化修饰的最佳条件,用H2O2/Fe2+体系法和邻苯三酚自氧化法测定修饰产物的抗氧化活性.结果表明:薤白多糖氯乙酸法修饰的最佳条件为氯乙酸浓度1.3 mol/L、反应温度63℃、反应时间3.2 h.此条件下羧甲基取代度为0.882.羧甲基化修饰能提高薤白多糖的体外抗氧化活性.