零件设计过程多学科协同优化

基于传统零件设计与优化遵循顺序过程无法达到面向载荷—结构—工艺的全局最优,对轴类零件的过程设计多学科优化进行研究;以质量为系统级目标函数,以集中载荷截面的弯矩和扭矩、安全系数变化、切削加工去除材料总量为学科目标函数,建立过程协同优化模型,以遗传-粒子群算法进行求解,并以某电动助力转向器(EPS)输出轴为研究对象进行优化计算.研究结果表明:输出轴质量减小5.5％,在300N·m扭矩或80N·m助力转矩2种状态下优化后最大变形分别减小4.2％和9.6％,最大应力分别减小4.4％和10.1％.     

基于遗传算法的协同优化方法

针对协同优化的系统级优化可行域可能不存在的问题,采用遗传算法,并借鉴逐步增强约束强度的思想,提出了基于遗传算法的协同优化算法.该算法利用各子学科返回的优化值,计算种群中个体的不可行度,根据不可行度和阈值来判定该个体是否为可行解.提出利用循环迭代次数调整阈值的方法,保证了系统级优化向一致性等式约束不满足度减小的方向进行,达到了有效增强子学科间一致性的目的.最后,利用减速器典型算例对该方法进行了验证,结果表明该方法的优化性能良好.     

运用灵敏度分析的角接触球轴承多目标优化设计

为了提高角接触球轴承的性能,以双列角接触球轴承为研究对象,提出一种基于Isight多学科优化技术的双列角接触球轴承优化设计方法.然后,以双列角接触球轴承的额定动载荷和额定静载荷为性能指标,采用最优拉丁超立方设计方法,对双列对角接触轴承结构设计参数进行灵敏度分析.搭建Isight和MATLAB联合仿真平台,采用NSGA-Ⅱ 优化算法对3210角接触球轴承结构设计参数进行优化设计.结果表明,优化后的3210角接触球轴承的额定动载荷和额定静载荷相对于轴承手册标准值分别提高了63.93%和75.98%.同时,与基于免疫算法的3210角接触球轴承优化设计进行比较.研究结果表明:采用多学科优化设计方法优化后的3210角接触球轴承的额定动载荷和额定静载荷相对于免疫算法的优化结果,分别提高了4.997%和1.370%.     

基于设计结构矩阵的船舶MDO建模

为了降低船舶多学科设计优化(MDO)模型的耦合度,从而间接提高优化效率,以一种基于联系信息流量的聚类算法为基础,提出了一种重组模型的建模技术.对聚类算法的基本假设和计算方法进行了改进,用指数函数取代了线性函数,并完善了编码.提出了针对聚类方案的评价指标——联系权重在聚类内部的百分比和BUS聚类规模,用于比较改进效果.最后以5400箱集装箱船方案设计初期的概念建模为例说明了基于改进聚类算法的建模技术,验证了该技术用于船舶建模的可行性.     

虚拟现实技术在石油勘探中的应用

虚拟现实(VR)技术作为服务于油气勘探开发的有效技术手段正广泛应用于国际石油工业界。在介绍了虚拟现实技术的定义、特点、作用及软硬件基本组成的基础上,论述了其在石油勘探领域中的主要作用,分析了技术优势,展望了发展趋势。虚拟现实技术在石油勘探领域的应用主要包括三维地震资料"体解释"、钻井轨迹设计、多学科协同工作等。其突出优势在于是一种全沉浸式大场景、多数据类型一体化的显示环境,是一个多学科协同式的、全新的工作方式和工作流程。其发展趋势为:系统平台规模正向"小型化"和"大型化"两个方向发展,分布式虚拟现实(DVR)系统正伴随网络通讯技术的发展逐渐被采纳,通过对地表露头的地质信息采集而形成与真实地层相同显示效果的立体地质图像,其触觉、味觉和听觉等多维感知信号正逐步被加入。     

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%.