一种快速有效的板料成形拉延筋优化设计方法

将变形前后各个单元相对厚度变化之和作为目标函数,来衡量成形零件的变形均匀性,以单位长度拉延筋阻力为优化设计变量,采用灵敏度分析的方法,对拉延筋阻力的布置优化进行研究。推导了目标函数对设计变量、节点位移和节点残余力(包括外力)对设计变量、目标函数对节点位移等的灵敏度。将这些灵敏度信息以及反向模拟法计算的应力应变信息,提供给优化算法—非线性规划算法FSQP,通过优化算法,更新设计变量,实现目标函数最小化,直至迭代平衡,输出优化结果。通过NUMISHEET93实例中与增量模拟软件eta/DYNAFORM计算结果的比较,验证了反向模拟法可以快速获取优化的成形工艺参数及优化后的冲压件成形性能。     

基于粒子群算法的机床支承件不确定性多目标优化

考虑支承件材料密度、弹性模量以及切削载荷的不确定性,提出基于不确定性分析的支承件多目标优化设计方法。以某型号机床主轴箱为例,基于灵敏度分析方法选取对切削点位移和主轴箱重量影响较大的特征尺寸作为优化变量;以支持向量机方法构建切削点位移、主轴箱重量和主轴箱一阶固有频率的近似模型;基于稳健性考虑建立优化问题目标函数,以主轴箱固有频率为约束,利用粒子群算法对此多目标优化问题进行优化。优化结果在满足设定频率要求的前提下,得到切削点位移减小和主轴箱重量减轻的最优解集。     

奥氏体不锈钢的小孔钻削参数多目标优化

针对奥氏体不锈钢材料小孔钻削参数的多目标优化问题,设计钻削正交试验方案,测量钻削力后利用MATLAB软件进行多元回归分析,建立了钻削力的预测模型,并检验了预测模型的显著性和准确性。综合考虑钻削加工要求和机床设备性能,以钻头直径、主轴转速、进给速度为优化变量,以钻削力、钻削效率和刀具寿命为优化目标函数,建立了奥氏体不锈钢小孔钻削参数的多目标优化模型。利用Pareto遗传算法求解多目标优化模型,再利用钻削试验验证了优化模型的准确性和有效性。     

板料成形过程中工艺辅助面的设计与优化(英文)

板料成形过程中工艺辅助面对成形件质量有着重要意义 ,但其设计非常费时 ,并且需要根据实验和数值模拟不断修正。本文提出一种工艺辅助面设计优化的方法。根据预期的工件形状 ,CAD软件会自动生成具有一阶连续的工艺辅助面。这些辅助面由 4个几何参数确定并且在随后的优化中将其作为设计变量。有限元网格划分在有用工件和初始辅助面上 ,在优化过程中将这些网格映射到改变了的工艺辅助面上而不需要重新划分网格。优化过程中采用可行域二次序列规划算法 (FSQP) ,并采用两个目标函数 :第一个是厚度函数 ,以使工件厚度变化最小 ;第二个是表面质量目标函数 ,以避免工件外表面的擦伤。FSQP算法和我们的快速逆法成形求解器相结合而得到一个高效的优化程序。本文提出的辅助面设计优化方法在方盒件和减震器罩上得到了成功的应用。     

绕线机床头箱的多目标有限元结构优化

以绕线机床头箱的多目标结构优化问题为例,通过对设计变量进行灵敏度分析及对各分目标函数进行规范化处理,进一步确定设计变量和构造出当量目标函数,从而提高多目标优化建模的准确性和求解效率.根据优化结果进行改进后,绕线机的变形和振动明显下降,绕线精度和效率大大提高,改进效果显著.     

多目标优化与层次分析法相结合的滚齿机立柱改进设计

结合多目标优化与层次分析法在结构设计中的优点,对滚齿机立柱的设计参数进行改进.文章首先运用CAD软件建立滚齿机立柱的参数化模型,并将其导入有限元分析软件AWB中对其进行动静态特性分析;其次通过灵敏度分析得到影响立柱性能的主要设计参数,同时可视化其对目标函数的响应面;然后将设计参数作为优化设计变量,以质量最小、变形量最小和一阶固有频率最大为目标函数对立柱进行多目标优化,得到优化方案的解集合;最后通过层次分析法确定立柱解集合中的各优化方案权重系数,寻找出最优解.     

基于ADAMS锻造操作机钳杆机构的优化设计

通过对锻造操作机钳杆机构工作原理的分析,确定了设计变量、约束条件并建立了目标函数,同时也确定了以夹紧力最大为主要设计目标的数学模型.将所确定的设计变量、目标函数转化为ADAMS函数语言,并对该机构进行了参数化设计以及优化计算,找到了影响夹紧力的主要因素,得出了在夹紧力最大为2.2044e 005N时,机构杠杆大臂长度L=1.8762m、小臂长度l=0.6616m,得到了钳杆优化过程夹紧力变化曲线,对ADAMS优化功能的一些问题做了介绍.     

考虑制造精度影响的再现轨迹机构健壮性设计

运用健壮设计理论,以连杆机构的几何参数为设计变量,以满足曲柄摇杆机构及传动角条件为约束,以再现轨迹精度最佳为目标函数,同时考虑连杆件制造精度和装配误差对轨迹精度的影响,采用具有正态分布参数的蒙特卡罗法采样和多目标遗传优化算法对四杆机构进行健壮性设计.结果表明,与传统的优化设计相比,该方法更符合实际情况,且当设计变量存在微小变化时,能有效保证平面四杆机构的运动轨迹精度.     

基于FLUENT的干冰清洗喷枪结构多目标优化研究

干冰喷枪性能直接决定了干冰清洗效果。针对现有的一种干冰清洗喷枪清洗性能不佳的问题,考虑多个清洗影响因素对喷枪进行多目标优化,提高清洗效果。采用喷枪的几何特征为变量设计正交试验,利用FLUENT进行仿真试验。分别对单一目标优化,根据得到的单目标最优值建立隶属函数,以完成量纲一化处理并加权得到综合评判分数来评价喷枪综合性能。分析综合性能极差,得到喷枪结构的各个几何参数对单一目标和综合性能的影响因次,最终设计出清洗效果最优的喷枪设计方案。试验结果表明:优化后的喷枪比现有喷枪的综合性能提高2.34倍;基于FLUENT的气固两相耦合仿真试验结合综合评判方法能对干冰清洗喷枪进行有效优化。研究结果为喷枪的设计优化提供参考。     

基于虚拟样机的运动模拟平台参数化建模与优化

利用软件ADAMS建立了装备并联运动模拟平台参数化模型,并通过仿真测试验证了模型的正确性,针对参数化模型,对平台进行了运动学分析与动力学分析。以平台结构主控参数为设计变量,分析了设计变量的灵敏度,在此基础上分别以液压缸受力和液压缸整体性能为目标函数对平台机构进行优化设计,实现了平台结构的优化。     

Sensitivity analysis based preform die shape design using the finite element method

This paper uses a finite element-based sensitivity analysis method to design the preform die shape for metal forming processes. The sensitivity analysis was developed using the rigid visco-plastic finite element method. The preform die shapes are represented by cubic B-spline curves. The control points or coefficients of the B-spline are used as the design variables. The optimization problem is to minimize the difference between the realized and the desired final forging shapes. The sensitivity analysis includes the sensitivities of the objective function, nodal coordinates, and nodal velocities with respect to the design variables. The remeshing procedure and the interpolation/transfer of the history/dependent parameters are considered. An adjustment of the volume loss resulting from the finite element analysis is used to make the workpiece volume consistent in each optimization iteration and improve the optimization convergence. In addition, a technique for dealing with fold-over defects during the forming simulation is employed in order to continue the optimization procedures of the preform die shape design. The method developed in this paper is used to design the preform die shape for both plane strain and axisymmetric deformations with shaped cavities. The analysis shows that satisfactory final forging shapes are obtained using the optimized preform die shapes.     

基于智能算法和数值模拟协同的凸轮轴锻造优化

为了解决凸轮轴热锻过程中的材料浪费和成型载荷较大的问题,基于遗传算法、克里金预测和数值模拟的动态协同技术,提出了将填充、折叠作为约束的热模锻坯料优化策略。在优化过程中,克里金模型用于构建局部区域的梯度信息,并用数值模拟对克里金模型进行动态矫正,遗传算法控制设计变量的进化方向。用凸轮轴锻件作为优化案例,并对凸轮轴锻件的形状进行分析,设计了一种坯料形状并选用其3个尺寸参数作为优化参数。优化结果表明：该方法能够优化3D成型问题,可显著减少下料体积、节省大约27.81%材料。优化后的坯料能够满足充填完整约束、无折叠约束,并且优化后的成型载荷降低了大约71.43%左右,优化后的设计变量取值为D₁=40.6,D₂=60,D₃=16.6。     

Sensitivity analysis based preform die shape design for net-shape forging

A sensitivity analysis method for preform die shape design in net-shape forging processes is developed in this paper using the rigid viscoplastic finite element method. The preform die shapes are represented by cubic B-spline curves. The control points or coefficients of B-spline are used as the design variables. The optimization problem is to minimize the zone where the realized and desired final forging shapes do not coincide. The sensitivities of the objective function, nodal coordinates and nodal velocities with respect to the design variables are developed in detail. A procedure for computing the sensitivities of history-dependent functions is presented. The remeshing procedure and the interpolation/transfer of the history-dependent parameters, such as effective strain, are stated. The procedures of sensitivity analysis based preform die design are also described. In addition, a method for the adjustment of the volume loss resulting from the finite element analysis is given in order to make the workpiece volume consistent in each optimization iteration. The method developed in this paper is used to design the preform die shape of H-shaped forging processes, including plane strain and axisymmetric deformations. The results show that a flashless forging with a complete die fill is realized using the optimized preform die shape.     

响应曲面法优化气体淬火过程中的工艺参数

以轴对称问题气体淬火过程为研究对象,提出了阶段换热系数模型,进行了五因子三水平Box-Behnken实验设计．根据实验设计结果,将设计的变量水平代入本文开发的淬火过程有限元分析软件进行计算,用逐步回归法和响应曲面方法对实验结果进行拟合,建立了拟合变形程度、表面单元平均等效残余应力、等效残余应力标准差、平均表面硬度和表面硬度标准差的响应曲面公式．以变形程度为目标,建立了相应的优化目标函数,用Lagrange乘子法对优化目标函数进行了带上下限及约束函数的非线性优化．优化后,五项目标中的四项得到了有利的结果,使用优化后工艺参数进行气体淬火,可以提高零件的淬火质量．     

100t铁路起重机箱形伸缩吊臂结构的模糊优化设计

对100 t铁路救援起重机箱形伸缩吊臂进行模糊优化设计。考虑强度、刚度、稳定性和几何参数约束的模糊性,以吊臂自重最轻为目标,吊臂截面参数为设计变量,建立了非对称模糊优化模型,采用最优水平截集法求解。应用混合离散变量优化的MDOD优化子程序和遗传算法,分别编写相应的优化程序进行计算,在传统优化的基础上使吊臂自重降低了9%左右。     

液压缓冲器节流杆优化设计

对液压缓冲器节流杆进行优化设计。建立液压缓冲器节流杆优化模型,以节流杆尺寸参数为设计变量,以缓冲过程平均减速度和最大缓冲行程为目标函数,通过线性组合法构架多目标评价函数,采用多岛遗传算法,寻求节流杆尺寸的最优设计。优化结果表明:优化后的节流杆具有更好的缓冲性能。对该型液压缓冲器的改进设计提供了一种可行的方案和参考。     

单工序锻造过程预制坯多目标优化设计的研究

针对单工序锻造在终锻之前一般都需要以镦粗进行预制坯的实际情况，以刚粘塑性有限元为工具，以获得形状和变形均匀性都较好的终锻件为优化设计目标，以镦粗的压下量为优化设计变量，采用黄金分割法对其预制坯工艺进行了多目标优化设计的研究。并对一轴对称锻件的镦粗压下量进行了优化设计，优化取得了明显的效果。     

汽车进气格栅多目标优化设计

基于kriging模型和NSGA-Ⅱ算法,采用多目标优化设计的方法研究了进气格栅对汽车气动性能和发动机舱散热性能的影响,并通过数据挖掘技术研究设计变量与目标函数间的影响机制。进气格栅优化变量有3个:格栅倾角、格栅条数量和格栅条宽度。优化目标为汽车的气动阻力系数、气动升力系数以及进入发动机舱的气流质量流量。通过总变差分析和自组织映射图分析,得出了各设计变量对不同目标的影响程度以及变量与目标之间和目标与目标之间的相互关系。最后对比分析了优化后的模型和原始模型的气动性能和发动机舱散热性能。     

基于信噪比的微小孔加工工艺参数的分析方法

加工工艺参数准确合理的分析方法是优化组合电火花微细加工中多目标工艺参数的重要前提和保证。文章利用参数设计中的信噪比方法对电火花微小孔加工过程中的工艺参数进行分析研究，得到电火花微小孔加工过程中关键参数单因子工艺指标的优化分析结果，从而达到对电火花微小孔加工工艺参数进行单因子优化设计的目的，为多目标工艺参数综合优化组合提供重要的数据支持。试验结果表明信噪比分析方法能够较好地解决电火花微细加工中的关键工艺参数优化问题，对加工效率和加工精度有一定的改善和提高。