2500t环轨起重机主臂架的优化设计

采用分层优化的思想,以总重量为目标函数,以臂架强度、整体刚度、局部刚度和臂端挠度为状态变量,分别用零阶方法和一阶方法对2 500t环轨起重机主臂架进行了优化设计.主臂架重量减轻了18.5%,效果显著.对比分析了两种优化方法的优缺点及适用范围,为大型桁架式臂架优化方法的选择提供了参考.     

基于遗传算法的风力机叶片优化

绍了遗传算法的基本知识并提出了风力机叶片优化设计模型,采用全局优化的方法,以叶片各截面年发电量最大为设计目标,叶片各截面处的弦长和扭角为优化变量,使用遗传算法进行了搜索寻优。以1.5 MW 风力机为例,利用 MATLAB 软件中已开发的优化程序设计并优化叶片,把用全局优化方法设计的叶片与 Glauert 方法所设计的叶片进行了比较,同时把所设计的叶片与已有叶片相比,结果表明其输出功率明显增加,从而说明了该方法的有效性。     

基于iSIGHT平台的轴流泵叶片水力性能优化研究

将数值优化技术与CFD流场计算相结合,由数学过程代替设计人员的经验,控制叶片设计修改方向,构建轴流泵叶片自动优化设计平台。以多学科优化软件iSIGHT为基础,以现有优秀的轴流泵叶片模型为研究对象,建立了参数化建模、网格划分、流场计算和数值优化相结合的轴流泵叶片自动优化设计平台。以叶轮效率最高为目标函数,以扬程和汽蚀余量为约束条件,用该平台对设计工况下的初始叶片进行自动优化设计。对比分析优化前后叶片的水力性能,优化后叶片的水力性能有所提高,表明本文采用的自动优化设计方法是有效和可行的。     

汽车车架的结构优化设计

这里以有限元结构分析和优化算法相结合为手段，以某型载货车车架为例，先对车架进行拓扑优化获得车架最优拓扑形式，根据车架最优拓扑形式确定横梁的数量及分布位置和纵梁的加强方式，得到车架的概念化设计。然后对横梁和纵梁的截面尺寸进行优化，建立了车架的力学模型，优化参数模型，优化数学模型，有限元模型，采用ANSYS参数化设计语言编制了优化设计程序，用ANSYS软件中的零阶优化方法获得最优设计，计算结果表明该优化设计方法的有效和高效，给出了汽车车架的计算机辅助优化设计的有效方法，该方法可广泛应用于车架的优化设计工程。     

基于Pro/E Mechanica的翻堆机叶片有限元分析和优化设计

翻堆机是广泛应用于各种堆肥发酵和饲料青贮等领域,本文针对移动式滚筒翻堆机的主要工作部件,在前期理论设计的基础上基于Pro/E Mechanica对翻堆叶片的结构进行受力分析和优化设计,优化后的部件尺寸结构更合理,叶片厚度比初定值减少了21.5%,零件整体质量得到减轻,降低了设备自重和制造成本。     

基于遗传算法的小型风力机叶片优化设计与三维仿真分析

根据叶素动量理论(Blade Element Momentum theory,BEM)的Wilson方法建立了风力发电机叶片气动计算模型,并考虑叶尖损失、轮毂损失、叶栅理论及失速状态下动量理论的失效的修正。提出了基于MATLAB遗传算法工具箱,以风能利用系数最大为优化目标,对叶片弦长和扭角等参数进行优化设计的方法。在优化后得到叶片模型基础上,基于Fluent软件对三叶片风轮进行了三维仿真,得到了整机风轮压力分布与表面空气流速分布图,并得到了叶片的转矩值,据此计算求得风轮功率和功率系数,绘制了风轮功率及功率系数随风速变化的关系图。通过分析,表明基于遗传算法的风力机叶片优化设计方法是有效可行的,能有效提高风能的利用率,对风力机叶片的设计、改型和研发工作具有指导意义。     

轴流压缩机亚音速叶片的三维气动优化设计

以某单级轴流压缩机亚音速叶片为研究对象,运用Numeca中的全三维优化设计平台Design 3D,采用了三维N-S方程流场计算、网格自动生成、人工神经网络与遗传算法寻优相结合的方法对其进行了三维叶片型线优化设计。通过流场分析,优化效果显著。     

风力机叶片的形状优化设计

在风力机优化设计过程中,考虑法向力和切向力的叶尖损失,基于一维的动量叶素理论及传统的风力机空气动力学原理,推导并给出新的风力机轴向和周向因子的计算模型。探讨风力机成本和输出能量之间的关系,得到风力机成本及其年输出能量的计算模型,进而建立风力机单位输出能量成本的数学模型,以其为优化设计目标,以叶片的形状参数弦长、扭角和相对厚度为优化设计变量,提出叶片的优化设计数学模型。最后,应用该优化模型对某2MW风力机叶片进行优化设计,并对优化结果进行比较分析,验证了优化叶片的工作性能,很好地实现了风轮单位能量成本的降低。研究成果为大功率风力机叶片的设计开发提供了理论依据,奠定了风力机叶片的研究和工业应用前景。     

气动载荷作用下复合材料风力机叶片结构优化设计

针对复杂构形的复合材料风力机叶片内部结构,采用新设计的2 MW风力机叶片,基于等代设计法对其进行复合材料初始铺层设计;建立完整的叶片有限元参数化模型;基于修正的动量叶素理论,提出一种适用于叶片结构设计与优化的新的流固耦合方法;建立叶片优化数学模型,以叶片质量最小为优化目标,以层合板厚度、主梁位置等作为优化设计变量,采用粒子群算法与有限元法结合的策略对复合材料风力机叶片进行优化设计。优化结果表明,相比初始叶片,优化后的叶片质量有了较大的减少,而且以优化设计方案二(叶片主梁位置可变作为优化设计变量之一)的结果尤为明显。该研究对于风力机叶片结构设计及优化具有重要的指导意义,使风力机翼型、叶片及结构参数化一体化设计成为可能。     

一种新的叶片反问题优化设计方法在压缩机设计中的应用

应用一种新的透平机械叶片反问题优化设计方法设计出某一型号离心压缩机叶片。并将以该方法设计出的叶片与用目前国际上流行的方法设计出的叶片作了细致的比较，从中发现它们除形状有一定区别外，还得知，用新方法设计出的叶片的工作性能远高于以国际流行方法设计出的叶片的工作性能。     

转子系统动力优化设计的逆摄动法

根据广义特征值振动扰动及其逆问题理论,借鉴结构矩阵摄动理论,利用逆求思想,提出一种动力优化设计逆摄动法。用以求解考虑强度、刚度、频率禁区、强迫振动等因素影响及以有限元法为分析手段的转子系统的复杂动力优化问题。将其与数学规划法或准则法以及结构摄动法相结合运用,尽可能地避免重分析,亦便于工程技术人员应用和发挥能动性。文后给出了若干典型算例及实例计算验证。本方法可推广用于其他机械系统或工程结构的动力优化设计。     

一种同轴式凸轮链条步进机构的运动分析与综合

本文介绍一种输入、输出轴线同轴的凸轮链条步进机构。研究了该种步进机构的零阶至二阶传动函数；提出了从动链轮在其步进角的中间范围内，作恒速比传动的几何条件以及实现给定步进角的机构尺寸的设计方法。设计实例表明了该种步进机构的设计与制造均较简单，传动平稳。     

微框架效应磁悬浮飞轮转子轮缘优化设计

基于由磁阻式锥形磁轴承和洛伦兹力磁轴承组成的五自由度微框架磁悬浮飞轮,对转子轮缘进行了优化设计.根据飞轮转子结构特性,提出以质量为优化目标,对轮缘质量、极转动惯量和一阶共振频率等进行理论分析和研究,确定了优化变量.应用优化设计软件iSIGHT集成有限元分析软件ANSYS,采用序列二次规划算法,以一阶共振频率、极转动惯量、最大等效应力、极惯性矩与赤道惯性矩之比等作为约束条件并考虑轮辐根数对轮缘质量的影响,对轮缘进行了优化计算,得到了相关变量的最优化结果.结果表明,其他变量最优、轮辐根数为3时,轮缘具有最小质量为2.036 kg,比初始质量2.226 kg减小了8.54％.提出的优化方法提高了转子设计的合理性和效率,对飞轮系统整体优化设计具有重要意义.     

基于拓扑优化的卧式旋压机床身加强肋布局优化设计方法

提出了基于拓扑优化的卧式旋压机床身加强肋布局优化设计方法。在确定设计空间及载荷后,采用带惩罚的变密度法(Solid Isotropic Microstructures with Penalization,SIMP)的结构拓扑优化技术,以多工况静力结构柔度和1阶自然频率为优化目标,建立了床身模结构拓扑优化模型,并在考虑工艺性的前提下,确定了床身板件焊接加强肋的最优布局。优化前、后的对比表明,优化后床身的静、动态性能均得到了显著提高,最大应力下降了13.39%,导轨刚度提高10.78%,1阶自然频率提高了9.28%。     

土工离心机吊篮的设计及优化方法

在对土工离心机吊篮设计的基础上,采用分块优化设计思想,用Pro/E软件分别对吊篮平台和吊臂设计结构进行优化.以设计结构质量为优化目标,而以设计结构所受最大应力和最大位移为约束条件,找出了结构较合理的参数组合.然后,对吊篮进行结构分析,其刚度和强度均满足设计技术指标.该设计方法减轻了吊篮质量,减少了研制成本,同时改善了离心机转臂和主轴的受力工况.     

斜齿圆柱齿轮减速器的优化设计

提出了一种基于复合形法的斜齿圆柱齿轮减速器的优化设计方法,以体积最小为优化设计目标,给出了优化模型,最后通过实例证明了这种优化设计方法的优越性。     

圆柱齿轮减速器的最小体积优化设计

提出了一种基于惩罚函数法的直齿圆柱齿轮减速器的优化设计方法,以体积最小为优化设计目标,给出了优化模型,最后通过实例证明了这种优化设计方法的优越性。     

柱销联轴器的有限元分析及优化设计

利用有限元分析软件建立了柱销半联轴器的三维模型,对其进行了有限元静力学分析,得出柱销联轴器的受力和变形情况。依据有限元的计算结果,采用目标驱动优化方法,以质量为优化目标对柱销半联轴器进行了优化设计,优化后质量减轻27.14%,为柱销联轴器的设计提供了参考。     

压力容器的结构优化设计及其具体实现

基于有限元分析程序和iSIGHT软件平台，对一薄壁压力容器进行了结构优化设计，介绍了具体的程序集成方法和自动寻优过程，得到了优化的确定性设计方案。考虑设计变量的随机性质，考察了确定性设计方案的可靠性。为了提高设计方案的可靠性，进行了一系列的6σ稳健设计，探讨了设计方案的最优性与稳健性之间的辨证关系。     

改进蚁群优化组合方法在长缝光谱仪结构优化中的应用

根据世界空间紫外天文台（WSO／UV）中的有效载荷长缝光谱仪(Long Slit Spectrograph, LSS)的设计要求,建立了以结构频率要求为约束条件,以LSS主结构质量最轻为目标函数的LSS结构优化模型。采用ANSYS软件作为结构分析器;提出了一种新的更新蚁群路径信息的策略,并使用这种改进的蚁群算法（Ant Colony Optimization, ACO）作为优化器;构建了一个组合的结构优化方法。通过与ANSYS自带的零阶优化方法比较,这种组合方法的优化效果更好。应用这种优化组合方法对LSS主结构进行结构优化设计。经过优化计算,使主结构的质量相对于初始质量减少约25％,基频达到82.3Hz,满足了设计要求。组合方法结合了改进蚁群算法和ANSYS软件两者的长处,具有适应性广,优化能力强等特点,可应用于其它类似工程结构优化。