基于混合元胞自动机算法的低噪声锯片优化设计

针对圆锯片的减振降噪拓扑优化设计,基于混合元胞自动机算法建立了以结构振动衰减、噪声降低为设计目标,以指定位置载荷力响应、位移响应为多约束条件的动力学拓扑优化模型,得到了满足刚度条件下锯片的最优开槽形式。将该优化锯片与普通锯片进行噪声分析比较,结果表明:优化结构在时域上降低了噪声声压级5~6 d B,在频域上明显降低了声压响应幅度、分散了声压能量,混合元胞自动机算法可为低噪声锯片的动力学拓扑设计提供新思路和理论支持。     

基于响应面法的盘鼓式制动器优化设计

提出具有制动增势特性的盘式制动结构,将盘式制动结构和鼓式制动结构并联使用,设计盘鼓式制动器。考虑制动力矩分配系数的影响,对盘鼓式制动器进行动态建模,通过最优超拉丁立方试验方法采样,结合最小二乘法构建系统温度场的二阶响应面近似模型,以制动器几何结构参数和制动力矩分配系数为设计变量,温度场最高温度为设计目标,采用基本粒子群算法对响应面近似模型进行优化。结果表明,在相同制动仿真条件下,优化后系统温度场分布更为均匀,最高温度下降了20.46%。研究盘鼓式制动器的优化设计,为制动器样机试验提供了设计参数和理论依据。     

剐齿机床立柱动力学模型修正技术研究

针对机床立柱与床身接触刚度复杂,在有限元建模时边界条件难以确定,会导致机床立柱有限元模态分析结果与模态试验结果存在偏差的问题,通过响应面法与粒子群优化算法组合的方法修正机床立柱的动力学模型。以SKGC-500剐齿机床立柱为研究对象,将立柱与床身之间的导轨连接处理成弹簧阻尼单元,设计变量选择法向刚度和切向刚度。用正交试验设计方法选择有限元分析样本点并拟合二阶多项式响应面模型,建立以固有频率最小二乘法为目标函数,以接触刚度为约束条件的优化模型,用粒子群优化算法对固有频率最小二乘进行优化。结果表明,修正后的立柱动力学模型与实际固有频率有更好的一致性。     

逐次替换响应面商用车驾驶室轻量化设计

采用SFE-concept建立驾驶室白车身隐式参数化模型,并对弯曲刚度和扭转刚度进行求解分析。通过灵敏度分析筛选出14个车身零部件的厚度、形状和位置作为设计变量;采用最优超拉丁方试验设计方法构建样本数据;对比分析响应面与逐次替换响应面近似模型的拟合精度,得出逐次替换响应面的拟合精度更高;采用粒子群算法,以质车身量最小为目标,约束静态弯扭刚度,进行优化设计,并对优化后结果进行验证,结果表明:在车身静态刚度性能基本保持不变的基础上,白车身质量下降17 kg,轻量化率为5.49%。     

轨距调整器夹爪轻量化优化设计

通过对无砟轨道轨距施工流程进行研究与分析,设计了一款用于无砟轨道的轨距调整器,并以轨距调整器上的夹爪为对象提出了一种基于响应面法与非支配排序遗传算法相结合的轻量化优化设计方法.建立夹爪三维模型,并对其进行有限元分析;然后利用Design-Expert软件设计试验方案,建立夹爪设计变量与最大等效应力、质量的二阶响应面模型...     

基于子模型技术的车体结构可靠性优化设计

为了提升车体结构可靠性,保证列车安全运行。运用子模型技术与响应面法相结合对车体进行可靠性优化。首先,根据静强度分析结果对车体应力集中位置建立子模型;其次,筛选对子模型应力影响较大的变量进行试验设计拟合响应面方程,建立可靠性优化数学模型;最后,以可靠度为约束条件,采用NSGA-Ⅱ算法优化求解。研究结果表明：优化后改善了车体的应力集中,减轻了车质量,为车体的优化设计提供了参考。     

基于响应面法的升降机滚筒线支架轻量化设计

为了降低重量,减少成本,提高市场竞争力,基于响应面法对某型具有弯曲导轨的连续式升降机进料滚筒线支架进行了轻量化设计。采用中心复合试验设计方法进行样本点的采集,利用有限元数值模拟技术获取样本点的响应值。根据所得数据,构建了支架质量和最大等效应力的二阶多项式响应面模型,并进行了精度检验,验证了所构建响应面模型的精确性。以支架质量为目标,强度为约束,基于所构建的响应面模型,建立了支架轻量化设计数学模型,采用序列二次规划算法进行求解,并对优化结果进行了仿真验证。结果表明,优化后的支架强度满足要求,质量减少了11.7kg,减重率达42.5%,轻量化效果显著。     

基于响应面模型与遗传算法的工具磨床立柱多目标优化设计

以某型号工具磨床立柱为研究对象,应用SolidWorks建立立柱的三维模型,然后利用ANSYSWorkbench软件对其在典型工况下进行静态特性分析,并根据分析结果对立柱进行多目标优化设计.优化时,首先确定设计变量,利用正交试验进行灵敏度分析,判断灵敏度较大的设计变量作为后续优化设计的自变量;然后通过二阶响应面法建立数...     

基于多目标优化的砂轮杆结构轻量化设计研究

为了得到大长径比砂轮杆合理的结构及支撑方式，保证砂轮杆满足刚度要求，通过建立大深径比孔磨削用砂轮杆的三维参数化模型，用有限元方法分析了砂轮杆的静力变形和约束模态，采用最佳空间填充试验设计（optimal space-filling design）方法构建了砂轮杆各设计变量与优化目标的二阶响应面模型，采用NSGA-Ⅱ算法对砂轮杆进行了多目标优化。经过轻量化优化设计及仿真比较，得到一种大长径比砂轮杆及支撑的合理化结构，轻量化率达到10.3%。分析结果表明：砂轮杆质量、刚度及模态均满足工程要求。     

基于不同过滤函数的ICM拓扑优化混合建模方法

基于独立连续映射（ICM）法中设计变量独立性的特点，提出一种混合插值建模方法。该方法基于两类常见插值函数分别对单元体积、单元刚度阵进行过滤识别，通过两两组合，得到四种不同的拓扑优化模型。四种模型中，除体积目标函数一、二阶导数表达式不同外，它们的结构响应量的敏度分析和优化建模方法相同，从而保证了优化求解算法的一致性。通过拓扑优化数值算例对比分析了不同模型参数下的拓扑优化结果，结果表明，混合建模方法在连续体结构拓扑优化建模中具有可行性和有效性。     

旋转锯片空气动力学噪声特性计算与分析

为分析旋转刀具在气流作用下的声学特性,基于多场耦合计算方程建立了流场-结构-声场联合仿真模型,通过弹性体与流场的动力学计算得到了结构强迫振动响应,利用边界元法将振动响应信息作为声学边界,获取了锯片的声场辐射信息,噪声预估值与实测结果吻合良好。研究了锯片旋转过程中周围流场媒介的层流、湍流特性对锯片振动的影响规律;揭示了流-固耦合作用对声场时域、频域影响作用机制;确定了锯片空载噪声辐射的方向特性;分析了锯片尺寸结构对噪声的影响规律,为低噪声锯片的设计提供了参考依据。     

用 ANSYS 对复杂结构进行动态响应计算

在对ＡＮＳＹＳ计算操作过程进行简要介绍的基础上,用ＡＮＳＹＳ对受高频周期脉冲激励锯片的动态响应进行了计算,方便地得到了用解析法不易求出的结果,为降低锯机的噪声、研究锯片的破坏机理和设计更新更好的锯机提供了依据,并以此为例,详细说明了ＡＮＳＹＳ用于复杂结构响应研究的全过程及优越性,指出了使用过程中应注意的几个问题。     

基于遗传算法的翼型性能优化

采用Hicks-Hence函数构建翼型,利用FLUENT软件对翼型的气动性能和噪声水平进行计算,并根据均匀设计试验方法,利用偏最小二乘回归法进行数据统计分析,构建多项式响应面模型;以翼型升阻比和噪声水平为目标函数,采用遗传算法对翼型性能进行优化设计,得到优化翼型;将优化翼型与基准翼型的性能进行了对比,结果表明,优化翼型的升阻比提高,噪声水平下降,优化效果明显.     

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。     

基于板件贡献分析的装载机驾驶室低噪声设计

分别建立某装载机驾驶室及室内声腔有限元模型,通过单点输入多点输出(single input and multiple output,简称SIMO)法模态试验验证了声振耦合模型的准确性,测取悬置点激励进行频率响应分析及室内噪声预测。对驾驶室进行声学灵敏度分析,采用声传递向量法对驾驶室进行声学板件贡献度分析并对关键板件进行形貌优化,同时添加橡胶阻尼材料抑制壁板振动,进行二次声压虚拟预测。结果表明,声学灵敏度分析可得到多阶关键声振耦合频率,声传递向量法板件贡献度分析能准确定位产生噪声峰值的关键板件,形貌优化及添加阻尼材料的方案降噪效果显著,室内总声压级降低了4.43dB。此方案系统地为低噪声车身设计提供了技术路线,减少了传统方案的主观性和重复性,缩短了研发周期,降低了研发成本。     

基于灵敏度分析的乘用车气动噪声优化

以某乘用车气动噪声为研究对象建立了整车流体动力学模型,并用该模型提取车窗脉动压力,然后将该压力作为激励加载到车内声腔模型中对驾驶员耳旁噪声进行仿真分析,仿真结果与试验数据吻合.将车身表面Curle噪声源强度作为优化目标,采用离散伴随法进行灵敏度识别,进而确定后视镜、A柱截面、引擎盖为优化区域.采用哈默斯雷试验设计方法构...     

压气机叶型气动优化设计研究

以clark-y叶型为研究对象,选择其升阻比作为优化目标函数,采用响应面优化设计方法对其进行优化设计.首先用B样条曲线结合响应面优化方法对clark-y原始叶型进行拟合;然后利用均匀实验设计方法建立计算实验样本点分布表,用商用软件进行各样本点的CFD计算,最后建立响应面优化模型,对其进行优化设计,得到了升阻比比原始叶型升阻比高22%的优化叶型.     

High-efficiency design optimization of a centrifugal pump

Design optimization of a backward-curved blades centrifugal pump with specific speed of 150 has been performed to improve hydraulic performance of the pump using surrogate modeling and three-dimensional steady Reynolds-averaged Navier-Stokes analysis. The shear stress transport model was used for the analysis of turbulence. Four geometric variables defining the blade hub inlet angle, hub contours, blade outlet angle, and blade angle profile of impeller were selected as design variables, and total efficiency of the pump at design flow rate was set as the objective function for the optimization. Thirty-six design points were chosen using the Latin hypercube sampling, and three different surrogate models were constructed using the objective function values calculated at these design points. The optimal point was searched from the constructed surrogate model by using sequential quadratic programming. The optimum designs of the centrifugal pump predicted by the surrogate models show considerable increases in efficiency compared to a reference design. Performance of the best optimum design was validated compared to experimental data for total efficiency and head.     

圆锯片噪声及其降噪技术的研究进展

圆锯片切割加工时产生的声音过大会对周围环境造成噪声污染,并危及人们的身体健康。针对旋转圆锯片的噪声特性及降噪措施,本文对国内外最新的研究工作及成果进行了综述,并对目前研究中存在的问题以及今后的研究方向开展讨论。     

基于Kriging插值和回归响应面法的冲压成形参数的优化及对比分析

首先采用拉丁方试验设计方法进行样本数据设计,同时,为了提高计算效率,将基于Kriging插值和响应面近似模型引入板料成形优化设计的复杂系统中,并基于初始化变量进行优化,采用Kriging插值和响应面近似方法对样本点和优化过程中形成的优化点重新进行响应面构造,以确定优化范围内新的初始值并将约束减小到一定范围;随后采用遗传优化算法对更新的设计变量初始值和约束范围进行优化。如此循环,直至得到最优解。计算结果表明,在汽车覆盖件行李箱盖的压边力、拉延筋阻力最优设置以及避免出现拉裂、起皱现象方面,Kriging插值近似建模技术优于多项式回归响应曲面近似建模技术,其预测精度高,自由度高,建模效率高。