基于多目标非耦合优化策略的可靠性稳健优化设计

以实现多目标问题的可靠性稳健优化设计为目标,通过对目标函数和约束条件进行灵敏度分析,生成目标函数和约束函数的灵敏度附加项,建立了基于灵敏度附加目标函数的可靠性稳健优化设计模型;基于独立公理,使用正交试验和方差分析技术确定设计变量对各个设计目标的影响程度,将设计参数按无耦合或准耦合设计形式分组,把多目标优化问题单目标化,避免多个设计目标之间的反复权衡;结合增广乘子法,应用MATLAB的优化和符号工具箱来实现钳形盘式制动器的可靠性稳健优化设计。算例表明,提出的稳健设计方法具有较高的精度和可靠度。     

基于公理设计与FMEA的可靠性设计方法研究

针对传统失效模式与影响分析（FMEA）方法难以在多重失效、多功能产品分析中高效应用,提出一种基于公理设计与FMEA结合的可靠性设计方法.通过利用独立公理对系统或产品进行完整地设计参数分解,消除设计参数之间的影响,从而对子系统或元件进行完整准确的FMEA分析.分析了风险优先数（RPN）在失效风险评估中的不足,结合信息公理的信息评价模型,提出一种基于信息公理与传统RPN集结合的可靠性评估法,通过实例验证,该方法能够更科学地对风险因素进行排序,从而指导设计师进行更准确的可靠性优化设计.     

基于公理设计的通用设计过程模型

针对公理设计和通用设计理论存在约束严格、设计评价不合理等问题,提出将公理设计的独立公理和信息公理与通用设计理论QUINT设计模型相结合,并针对扩展后的通用设计过程模型提出融合耦合度、信息量、技术性指标、经济性指标和社会性指标的设计方案多指标综合评价方法.基于所提出的设计过程模型和评价方法进行机械式邮资机表头结构设计,得到综合最优设计方案并应用于生产实际,达到预期设计目标,证明基于公理设计的通用设计过程模型的有效性.     

独立性公理在商用衡器设计中的应用

将公理设计理论引入商用衡器设计中,提出基于独立公理的商用衡器设计方法.通过确定主要的设计参数,并给出商用衡器设计的优化流程.应用公理性设计方法对商用衡器进行了分析,层次化分解过程保证在设计过程中以适当的顺序作出合理决策.公理性设计为商用衡器设计开发提供了基本原则和指导框架.     

基于公理设计的机械系统稳健性分析及应用

以用户需求为切入点,对产品的功能语义和功能需求进行元模型描述,将用户需求转化为功能要求。以公理设计为指导框架,基于独立公理和Z字形映射方式,寻找并确定设计参数,明确功能要求之间及其与设计参数的相互关系,建立完整设计矩阵。将公理设计矩阵转换为设计结构矩阵并对其进行重构,生成几个相互之间具有较小依赖度的聚类耦合模块,得到系统稳健关联矩阵。然后将各个模块之间的关联参数作为可控因素,通过试验设计分析其对目标影响的重要程度并实施针对性的控制与调整,从而提升机械产品系统的稳健性。基于所提出的稳健性分析方法进行了起重机小车的设计,说明了该方法的应用过程,证明该方法是可行性的。     

压缩机舌簧阀组的公理化设计

压缩机气阀的设计涉及到很多设计要素,各要素之间相互耦合,影响着气阀设计的成败。如果只针对气阀的某个要素分别进行研究,这样局部零部件的优化设计未必使得气阀整体性能得到提高。因此,本文应用公理设计理论,以吸气阀为例,将阀片和相关的阀孔及阀座作为一个组件进行设计,系统地分析气阀的功能需求,并映射出与之相对应的设计参数,经独立公理和信息最少公理优化后得到最终的CAD模型,通过样机测试后证明是可靠有效的。这种设计方法可以在设计初期就预测出设计的结果,并选择合理的设计方案,为气阀的优化设计提供了一种可行的方法。     

基于独立公理的车灯清洗器喷嘴的参数设计

说明了公理设计的设计思想,提出基于独立公理结合试验的喷嘴设计方法。通过确定车灯清洗器喷嘴主要的设计参数,建立设计矩阵,按各功能要求进行了参数设计,并给出了基于独立公理结合试验分析的喷嘴设计流程。当喷口半径为1.2mm,旋片中心孔半径为0.5mm,切向槽面积为1.5mm2时,喷嘴的流量、分布率和雾化角三个功能要求得到满足。设计结果表明该方法简单可行,短时间得到一个好的设计结果,提高了设计的快速性和经济性,可为喷嘴设计提供一种新的设计方法。     

基于公理设计的滑板输送机可重构模块化设计

在分析滑板输送机结构和设计参数的基础上,提出了一种基于公理设计理论的模块化设计方法,该方法以公理设计为基础,根据用户的需求分析,确定功能需求集,建立滑板输送机的设计矩阵,将设计矩阵转化为设计结构矩阵,然后构建滑板输送机的设计关联矩阵,采用可拓聚类算法进行产品模块聚类,利用独立公理对模块进行功能独立性验证,最终得到满足功能和结构均独立的滑板输送设备模块,可通过模块的重构来实现滑板输送机的快速设计,提高了设计效率,降低了设计成本。     

公理设计理论研究现状

公理设计理论为产品设计开发过程提供了指导框架,能够指导设计者在设计过程中做出正确的决策.文中简述了公理设计的研究背景、发展和基本理论.在此基础上,对公理设计的研究热点进行了综述及分析.主要从公理设计的扩展,公理设计与其他设计理论和方法的关系及集成,信息量计算方法及基于信息公理评价决策方法3个方面进行了评述,并对公理设计的优点和存在的问题进行了讨论.     

公理设计下基于功能的布局设计可行性研究

为了研究基于功能的布局设计的可行性,以公理设计理论为基础,结合多目标优化设计方法,首先探讨了布局设计问题的用户域向功能域的映射过程;其次,分析了功能域内的功能要求,并给出了功能域向物理域的映射关系;最后,以功能独立性公理为判据,讨论了基于功能的布局设计的功能要求之间的独立性。研究结果表明,基于功能的布局设计的功能要求能满足或经调整后能满足功能独立性公理,即基于功能的布局设计具有可行性。     

被动悬架参数的多目标博弈设计

以汽车座椅和悬架系统的阻尼与刚度作为设计变量,综合考虑车辆的乘坐舒适性和对路面的损坏性,以座椅加速度均方根值和轮胎相对动载荷均方根值作为目标函数,建立被动悬架参数的两目标优化设计模型。提出多目标博弈设计方法,采用关联识别方法将设计变量集合分割为各博弈方战略集,给出基于Nash均衡博弈模型的多目标求解的计算步骤。对实际算例进行两目标博弈设计,计算结果显示博弈方法的有效性。     

QUADRATIC OPTIMIZATION METHOD AND ITS APPLICATION ON OPTIMIZING MECHANISM PARAMETER

In order that the mechanism designed meets the requirements of kinematics with optimal dynamics behaviors, a quadratic optimization method is proposed based on the different characteristics of kinematic and dynamic optimization. This method includes two steps of optimization, that is, kinematic and dynamic optimization. Meanwhile, it uses the results of the kinematic optimization as the constraint equations of dynamic optimization. This method is used in the parameters optimization of transplanting mechanism with elliptic planetary gears of high-speed rice seedling transplanter with remarkable significance. The parameters spectrum, which meets to the kinematic requirements, is obtained through visualized human-computer interactions in the kinematics optimization, and the optimal parameters are obtained based on improved genetic algorithm in dynamic optimization. In the dynamic optimization, the objective function is chosen as the optimal dynamic behavior and the constraint equations are from the results of the kinematic optimization. This method is suitable for multi-objective optimization when both the kinematic and dynamic performances act as objective functions.     

基于响应曲面法的液力透平叶轮多目标优化设计

建立了基于试验设计理论和响应面近似的液力透平叶轮的优化设计方法。以最高效率、高效区范围及转轮所得扭矩-流量曲线在小流量区的稳定性为目标函数。在使用CFturbo软件建立液力透平叶轮的参数化模型后,先用Plackett-Burman试验设计筛选结构参数,并根据结构参数对目标函数的影响将其划分为三个等级:显著因素、次显著因素和不显著因素;再用正交试验法确定次显著因素的设计中心点;最后由中心复合和Box-Behnken设计及响应面分析确定各级结构参数的最优设计点。该方法以计算流体力学(CFD)的计算结果为基础,共进行40次试验,构造了液力透平叶轮的结构参数与多目标函数的响应面近似模型,分析了结构参数间的交互效应。对最优设计点的液力透平进行了实验研究,试验结果及CFD计算值与响应面近似值吻合,且较优化前的模型在性能上有明显改善,表明基于试验设计和响应面的优化设计方法可用于液力透平叶轮的优化设计。     

基于鲁棒性的概率优化设计在薄壁构件耐撞性中的应用

汽车结构的耐撞性及碰撞吸能优化是现代汽车工业重要的研究内容。耐撞性的优化涉及材料与结构的众多参数，传统的确定性优化设计、碰撞仿真及实验往往只能在一定程度上改善结构的碰撞性能，而无法评估设计参数的可靠性和目标函数的鲁棒性，以及在给定可靠性约束条件下使目标函数的鲁棒性达到最优状态。将实验设计、响应面模型和蒙特卡罗模拟技术相结合，构造了基于产品质量工程的6σ鲁棒性优化设计方法，实现了对设计目标的优化，并提高了设计变量的可靠性和目标函数的鲁棒性。     

楔环连接结构两种有限元优化设计方案研究

利用APDL语言对ANSYS软件进行二次开发,建立楔环连接结构的参数化有限元模型。为了对该结构进行优化设计,以楔环径向和轴向尺寸为设计变量,以结构最大应力比为目标函数设计结构的增强优化方案,以结构的各件应力比差的平方和为目标函数设计结构的等强设计方案。采用基于共轭梯度法的一阶优化方法求解,增强优化的结果表明,拉伸载荷下结构的最大等效应力降低21.1%,安全系数由1.08提高到1.37,可达到增强设计目的;等强优化的结果表明,优化后结构各件应力比接近,应力比差的平方和从0.600降为0.067,可以达到等强设计目的。实践说明采用非线性有限元法和一阶优化法对连接结构进行优化能够取得预想的效果。     

基于CAD模型的齿轮辐板优化设计

对一种基于二维CAD模型的齿轮辐板优化设计方法进行了研究.探讨了其优化数学模型的建立方法,包括设计变量的选择、目标函数的确定及约束条件的选取.讨论了模型的数据结构及有关参数的计算,开发了齿轮辐板优化设计通用计算程序.并对某直升机减速器中的一薄辐齿轮辐板进行了优化,有效地减轻了齿轮的重量,取得了良好的效果.     

并联机构敏感性分析和多目标优化设计方法

为了解决并联机构全局性能指标高计算成本引起的敏感性分析和多目标优化设计困难,提出了一种结合多项式响应面模型、基于方差的敏感性分析方法和智能优化算法的高效计算方法。首先,确定并联机构的目标函数和设计参数,增加节点密度以提高目标函数的计算精度,基于拉丁超立方体抽样方法和最小二乘多项式拟合技术建立全局目标函数与设计参数之间的响应面解析映射模型,并结合基于方差的Sobol’敏感性分析方法得到对目标函数有重要影响的设计参数。然后,结合敏感性分析结果简化设计参数并建立并联机构的多目标优化设计模型,包括目标函数、约束函数和设计参数,结合响应面模型与智能优化算法开展并联机构多目标优化设计。最后,考虑规则工作空间体积、运动学性能和动力学性能指标为目标函数,以DELTA并联机构为例实现了本文提出的方法。优化前后的结果对比证明了算法的有效性。     

基于灵敏度分析的稳健可靠性优化设计模型及MATLAB实现

在机械零件的可靠性优化设计中,普遍存在约束的作用,且最优解往往位子可行域的边界上。由于外界环境的变化或人为因素造成设计变量扰动,可能使设计成为不可行。本文提出了一种基于设计变量敏感度的稳键性设计方法,建立了基于灵敏度分析产生附加目标函数的两种稳健可靠性优化设计模型,并用 ＭＡＴＬＡＢ语言的优化工具箱和符号工具箱来实现机械零件的稳健可靠性优化设计,计算实例说明所述模型的可行性与实用性。     

非稳态罚函数遗传算法及其用于机械/结构系统的健壮性设计

在机械 /结构的优化设计中 ,普遍存在约束的作用 ,且最优解往往位于可行域的边界上。由于外界环境的变化或人为因素造成设计变量扰动 ,可能使设计成为不可行。本文提出了一种基于设计变量敏感性的健壮性设计方法 ,并用非稳态罚函数遗传算法来实现多目标优化设计。     

基于DOE技术的微型汽车前轮定位参数设计

针对DOE技术在微型汽车前轮定位参数设计中的作用,提出了将正交设计理论与ADAMS中的DOE技术相结合的方法。建立了参数化的前悬架系统模型,采用了一种控制典型工况下前轮定位角度值与理想值偏差的优化目标函数,利用正交设计方法对前轮定位参数进行了优化设计。通过优化前后的结果对比,验证了该方法的先进性和有效性。