磁脉冲胀形管件材料本构参数识别方法

磁脉冲自由胀形后的管件沿轴向材料分布不均匀,且由于其特殊的几何形状无法通过单向拉伸试验获取其材料参数。为获取磁脉冲胀形管的材料参数,提出了一种基于显微压痕试验的磁脉冲自由胀形管件材料参数的获取方法,整个材料参数获取过程包括显微压痕试验、显微压痕试验有限元模型的建立及验证和基于多岛遗传算法(MIGA)的计算反求3部分。通过显微压痕试验获取胀形管轴向不同位置点处的载荷-侵入量曲线,然后通过改变显微压痕有限元模型中的材料参数使仿真得到的载荷-侵入量曲线不断逼近试验的载荷-侵入量曲线,当两曲线在最小二乘意义上达到误差最小时,由仿真得到的材料参数即被认为是真实的材料参数。最后,将反求得到的不同位置点的材料参数整体代入到磁脉冲自由胀形管轴向压溃仿真中,通过比较轴向压溃仿真与轴向压溃试验的变形模式以及力-位移曲线、峰值力、平均力、总吸能等参数来验证参数的准确性。     

Myring型回转体直航阻力计算及艇型优化

在水下智能机器人(AUV)方案设计阶段,针对如何在主尺度和巡航速度确定的前提下得到直航阻力最小的回转体形状这个问题,以Myring型回转体为研究对象,利用计算流体力学(CFD)方法计算其在水中做匀速直航运动时的阻力并与试验值比较以验证准确性。分别对二维和三维2种网格形式,标准和加强2种壁面函数的计算精度和计算效率进行了对比,并在此基础上探讨单独改变艏部或艉部形状时阻力的变化规律。再利用EXCEL、ICEM、FLUENT建立优化平台,基于多岛遗传算法在限制条件范围内对Myring型回转体参数进行全局寻优,寻找不同流速时阻力最小的Myring型回转体,为AUV设计阶段的阻力性能预报和艇型优化提供参考。     

多岛遗传算法的铰接车差速器优化设计

以差速器的体积最小为目标函数,建立了差速器的优化数学模型。采用多岛遗传算法作为优化策略,并以铰接车差速器作为算例。结果表明,此方法能够获得更好的结构最优解,有效地降低了差速器的外形尺寸,验证了该方法的正确性和可行性,具有重要的理论价值和实际工程意义。     

多管火箭炮射序优化

针对多管火箭武器的射击顺序会对其动态性能造成影响的情况,对多管火箭炮发射顺序的优化问题进行探究.把某火箭炮的发射动力学集成在多学科优化设计软件Isight中,采用Isight软件中自带的多岛遗传算法(MIGA),以火箭弹起始扰动的中间偏差最小作为优化目标对多管火箭武器的射击顺序进行优化分析,计算结果验证了射序优化的可行性.研究结果表明:多岛遗传算法对于求解非凸的、高度非线性问题是一种较好的优化方法.该方法可以为同类型火箭武器射序优化提供参考和依据.     

基于多岛遗传算法的漂浮式风力机稳定性多重调谐质量阻尼器优化控制

将多重调谐质量阻尼器（MTMD）引入漂浮式风力机控制领域以提高漂浮式风力机的稳定性。以NREL 5MW风力机及ITI Barge平台为研究对象,提出在漂浮式风力机机舱和塔架中配置2个参数不同的调谐质量阻尼器（TMD）,并基于多岛遗传算法,算出MTMD系统最优参数。通过对3种典型工况下、有无配置MTMD的漂浮式风力机进行模拟计算,研究了最优MTMD的控制效果。结果表明：多岛遗传算法能够有效优化MTMD参数;MTMD控制优于单一TMD控制;经参数优化后,MTMD对漂浮式风力机振动的控制效果更好,塔顶纵向位移和平台横摇角标准差抑制率分别提升了80.4%和83.8%;MTMD对漂浮式风力机不同部位的控制效果不同,控制效果最好的为塔顶纵向位移、塔根横向弯矩及平台横摇角;不同环境工况下,MTMD对漂浮式风力机都有着明显的控制效果,其中纵向载荷和位移的标准差抑制率分别为10.3%~12.1%和76.1%~78.3%,横向载荷和位移的标准差抑制率分别为75%~77.7%和8.9%~10.8%。     

基于组合优化策略的热封机构设计

目的通过组合优化策略对热封机构进行结构优化设计。方法建立热封机构有限元参数化模型和多目标优化模型,通过动力学有限元分析获得热封机构结构强度薄弱环节,并采用最优拉丁超立方实验设计对影响热封机构结构强度的主要参数进行研究,分析参数与应力位移之间的响应规律,构造基模型对热封机构进行基于组合优化策略的结构优化设计,取多岛遗传算法和序列二次规划法组合的优化策略逼近最优解。结果组合优化过程中的校正决定系数接近1,模型的结构应力最大值和位移最大值均降至许用范围内。结论对热封机构优化设计采用组合优化策略可行,结果可信度高,效果明显。     

泵站正向进水结构流场特性多目标优化研究

为提高引黄灌区水源含沙提水泵站进水结构流场稳定性,对泵站原型(泥沙淤积前)进水结构设计参数进行耦合协同优化。选取甘肃省景电灌区典型正向进水泵站为研究对象,确定流场特性评价指标与进水结构设计参数,基于仿真智能算法(PSO-BPNN)和多岛遗传算法(MIGA)构建PSO-BPNN-MIGA耦合优化模型,通过Realizable k-ε湍流模型耦合考虑相间滑移的Mixture多相流模型对最优方案进行模拟。由耦合优化模型得到的最优设计方案(OPT)为：扩散角θ=26.30°、总宽度B=26.46 m、底部纵坡i=1∶2.3、悬空高度C=1.05 m、淹没深度h_s=1.38 m、后壁距T=0.57 m; OPT方案评价指标预测值和计算值的偏差率均在10.00%以内;OPT方案下泵站进水结构内未出现明显旋涡回流区,泥沙淤积强度和淤积范围明显减少、水流流速较小、流线较为均匀。优化模型在泵站原型进水结构协调优化中较为可靠,可实现参数区间内的全局连续寻优,所得最优方案整体优化效果较好。本文提出的研究思路与方法可为类似泵站工程设计参数耦合协同优化提供参考方法借鉴。     

基于MIGA的结构模型修正及其应用

为了寻找到优化域内的全局最优解,获得更准确的结构有限元模型,提出将多岛遗传算法(MIGA)应用到模型修正中,以响应面替代模型简化有限元计算分析,以有限元理论分析模态与结构实测模态残差为目标优化函数.在参数灵敏度分析的基础上,建立桥梁结构动力响应、单元弹性模量、密度以及截面面积的优化数学模型,采用MIGA作为优化策略,对桥梁结构进行了动力测试和模型修正.结果表明,模型修正效果良好,可真实反映结构的动力学特性,证明了该方法的有效性和可行性.     

基于RBF近似模型的低速永磁电机齿槽转矩优化

针对一台32极36槽的低速永磁电机,利用Isight优化平台,基于径向基(RBF)神经网络方法和最优拉丁超立方的样本空间,分别建立齿槽转矩、漏磁系数与设计变量间的近似模型,在近似模型的基础上采用多岛遗传算法(MIGA)寻优。优化后的齿槽转矩有限元仿真结果与RBF近似模型预测值的相对误差为1.6%,比初值降低59%,说明了该优化方法的有效性;Isight命令流的使用,提高了优化效率。     

基于最优控制策略的逆变器散热结构优化

为了提高电动汽车用永磁同步电机逆变器IGBT模块的可靠性,文章从热损耗和散热两方面对逆变器可靠性进行研究。首先通过对比分析永磁同步电机在同一工况下d轴电枢电流为零(id=0)和最大转矩电流比(MTPA)两种控制方式下逆变器中IGBT模块的损耗,发现MTPA控制策略优于id=0控制策略;接着,基于MTPA控制策略,设计了一种热管和风冷相结合的散热结构,相较原风冷散热结构,采用新型散热方式可使芯片最高工作温度降低8.49℃;最后,采用最优拉丁超立方抽样构建响应面代理模型(RSM),并采用多岛遗传算法(MIGA)对代理模型进行优化处理。经仿真验证,优化处理后的“热管+风冷”散热结构使得芯片最高温度又降低了15.12℃,有效提升了IGBT模块的热可靠性。