基于6σ的稳健优化设计在薄板冲压成形中的应用

薄板冲压成形过程中,其设计变量和噪声因素都具有一定的波动,都存在不确定性。传统的优化设计由于忽略不确定因素的影响,当设计变量产生波动时,往往会导致设计最优目标超出约束界限或者目标函数对设计变量的波动极为敏感,从而使设计失效。采用自主开发的STLMesher软件建立了模具的参数化模型,在此基础上将试验设计、能代表实际冲压过程精度较高的近似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稳健优化设计方法。该方法在设计初始阶段就考虑了各种不确定因素的影响,因此在获得近似最优解的同时能够提高设计变量的可靠性和目标函数的稳健性,大幅提高产品的质量。在优化过程中调用的是近似模型,能大大减少调用有限元模型的次数,提高优化效率。算例表明,该方法具有较高的精度和较强的工程实用性。     

基于响应面法炮尾炮闩6σ稳健优化设计

传统结构优化设计计算效率低,且大多不能满足稳健性设计要求.将响应面法与6盯稳健优化方法相结合,在多学科优化软件ISIGHT中对炮尾圆角进行了模型优化设计,得到了'较为稳健的设计结果.     

6σ概率优化设计方法及其应用

将6σ概念与遗传算法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概率优化设计方法，实现了对设计目标的优化，提高了产品的可靠性与稳健性。以悬臂焊接结构和弹簧的优化设计为应用实例，对优化结果的可靠性与稳健性进行了评估。     

燃气轮机管道支撑布置稳健设计

管道支撑在安装过程中存在安装误差,使得管道实际运行状态偏离理论设计状态,导致管口受力增大、设计失效。为此提出了一种两步优化方法以降低管口受力对安装误差的敏感性。第一步,确定性优化方法,采用多岛遗传算法进行优化求解。第二步,以支撑安装误差为噪声因素,采用蒙特卡洛模拟方法进行方差分析,以求得稳健设计解。结果表明,两步优化方法不仅获得了支撑位置的稳健解,而且减少了设计中数值模拟的次数,提高了设计效率。     

基于双响应面模型的6σ稳健设计

双响应面法是通过试验设计分别构造响应均值和方差的近似模型，并通过该模型进行优化的一种稳健设计方法。文中对实验设计方法、响应曲面模型建立以及优化策略等进行分析。为实现质量管理与产品设计的协调，将质量工程中的6σ理念与双响应面法相结合，提出基于双响应面模型的6σ稳健优化设计方法。与传统优化方法相比，该方法不仅提高了优化效率，而且提高了设计的可靠性和稳健性。将其应用于结构优化设计和金属板料的拉深成形优化设计，均获得良好的结果。     

基于6σ的平面四连杆机构稳健优化设计

运用6σ的稳健优化设计理论,以连杆机构的几何参数为设计变量,以满足曲槽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模拟退火算法对机构进行稳健优化设计。计算结果显示,与传统优化设计相比,该方法更符合实际情况,且当设计变量发生变异时,能有效保证机构的运动轨迹精度。     

平面连杆机构的6σ稳健优化设计

在平面连杆机构的确定性优化设计中,满足各种约束的最优解一般在约束边界附近,当设计变量产生随机波动时,最优解往往变成违反约束的不可行解,导致设计失效.运用6σ稳健优化设计理论,建立了基于容差模型的再现轨迹连杆机构的稳健优化设计数学模型,利用iSIGHT软件集成的6σ稳健优化设计模块,进行稳健优化设计.结果表明,稳健优化设...     

柔性悬臂梁柔度6σ稳健优化设计

在柔顺机构优化中如何考虑设计变量的随机波动与外界随机载荷的不确定性干扰成为柔性机构稳健可靠性保障的关键问题。引入6σ稳健设计方法,建立了稳定性优化模型,并对以柔性悬臂梁为载体的柔顺机构进行了柔度稳健优化设计,通过与传统柔性悬臂梁柔度确定性优化结果对比表明,其柔度稳健水平达到了8σ,验证了6σ稳健优化设计具有良好的效果。     

基于变尺度混--遗传算法的门式启闭机小车架结构有限元优化设计

应用有限元方法对门式启闭机进行优化设计,在分析了优化设计方法和变尺度混沌一遗传算法的基础上,结合ANSYS的APDL语言对门式启闭机小车架进行结构优化设计,经过优化设计后的门式启闭机小车架不仅刚度、强度等满足力学性能要求,而且重量可减轻3%,提高了经济效益.     

基于变尺度混沌一遗传算法的门式启闭机小车架结构有限元优化设计

应用有限元方法对门式启闭机进行优化设计,在分析了优化设计方法和变尺度混沌一遗传算法的基础上,结合ANSYS的APDL语言对门式启闭机小车架进行结构优化设计,经过优化设计后的门式启闭机小车架不仅刚度、强度等满足力学性能要求,而且重量可减轻3％,提高了经济效益。     

基于6σ的鲁棒优化设计思想和方法

基于6σ的鲁棒设计优化方法把结构可靠性、鲁棒质量工程以及6σ质量工程原理等不同概率分析方法中的概念加以整合,可以从约束满足的概率和性能目标的灵敏度这两个与设计“σ水平”有关的方面来评价设计质量,使得全面的概率优化设计得以实施。介绍这种设计思想的基本概念、数学描述和实施过程。     

基于双层更新Kriging模型的机械结构动态特性稳健优化设计

针对现有机械结构优化设计未考虑材料特性参数的不确定性和结构动态特性对综合性能的影响、优化求解效率低下等不足,提出基于双层更新Kriging模型的机械结构动态特性稳健优化设计方法。将机械结构动态特性指标的均值和方差作为优化目标,将机械结构变形量作为约束条件,建立机械结构动态特性稳健优化的数学模型。利用拉丁超立方试验设计、误差最大区域和近似最优解邻域的局部样本点加密技术和双层更新策略,建立能准确高效地获取稳健优化目标和约束函数值的Kriging模型。在此基础上,基于邻域培植遗传算法和双层更新的Kriging模型求出机械结构动态特性稳健优化问题的所有Pareto最优解。某型号大型汽轮发电机定子端部绕组锥环固定结构动态特性稳健优化设计实例验证了方法的有效性和相对于确定性优化设计方法的优越性。     

考虑不确定性的柔顺机构柔度6σ稳健优化设计

针对柔顺机构传统确定性优化设计未充分考虑设计变量的随机波动而导致其功能稳定性较差的难题,提出了结合试验设计、响应曲面法、DFSS(Design for Six Sigma)理念的稳健优化设计新方法。首先在分析柔顺机构稳健特点与随机波动现象的基础上,依据工况对设计变量进行科学选择,采用中心组合试验设计方法选取试验组合;然后通过构建的有限元模型进行数值模拟,得到试验设计各组合的响应值,从而建立柔度响应面模型来进行稳健优化;最后以柔顺板为对象进行了6σ稳健优化设计实例分析。通过与传统确定性优化设计进行对比,表明该新方法不仅增强了柔顺板柔度稳健性而且提高了优化求解效率,为增强柔顺机构在高尖端领域的抗干扰能力提供了一种新的设计思路。     

基于6σ和目标驱动技术的高速卧式加工中心滑架多目标优化

针对高速卧式加工中心滑架的结构特点,构建了高速卧式加工中心滑架的有限元模型,并利用基于6σ原则和目标驱动技术的有限元优化分析方法对滑架进行多目标尺寸优化设计。首先利用基于6σ原则的分析方法对模型进行参数灵敏度分析,得到对滑架性能影响较大的参数,并将其设置为最终的优化设计变量;然后利用基于目标驱动技术的多目标优化方法对滑架进行以质量、变形和一阶固有频率为目标函数的多目标优化,并根据目标函数的优先等级选取优化结果,通过对比优化前后的有限元分析结果,找到需要进一步改进的薄弱环节。相对于传统的单目标优化方法,基于6σ和目标驱动技术的多目标优化能够更好地解决工程实际问题。     

基于6σ稳健性方法的滑移门平顺性优化研究

针对国内外滑移门平顺性优化的目标多为单目标,且没有考虑到不确定因素对优化结果影响的问题,提出了一种基于6σ稳健性设计的滑移门平顺性多目标优化方法。基于ADAMS/View建立了滑移门系统的刚柔耦合多体动力学模型,对其运动机构进行了参数化设计,通过灵敏度分析筛选出对滑移门动力学特性影响较大的结构参数作为设计变量;建立了滑移门系统的二阶响应面近似模型,采用遗传算法对滑移门运动机构进行了多目标确定性优化,采用蒙特卡洛抽样法对确定性优化结果进行了6σ质量分析;对滑移门平顺性进行了6σ稳健性优化。研究结果表明:优化后的中导向轮载荷峰值和滑移门质心加速度峰值相比初始值分别降低了36. 3%和23. 8%,在提升了滑移门平顺性的同时,稳健性和可靠性也得到了提高。     

基于CAE的动力电池箱结构稳健优化设计

利用CAE仿真分析原理对动力电池箱的结构进行优化,以在确保其静态结构强度的前提下大幅降低电池箱的整体重量。根据对优化结构的仿真分析可知:优化后动力电池箱的整体重量可降低16.25%,能够有效提升汽车推重比,提升续航里程。可见该优化方案具有较大的应用推广价值。     

基于随机模型的动车组制动模块稳健优化设计

针对目前产品优化设计中未考虑设计变量随机性和灵敏度指数对产品质量特性的影响及优化求解效率低等问题,提出一种综合考虑灵敏度指数与质量损失函数的稳健优化设计方法。通过假设设计变量的分布类型,得到设计变量的概率分布特征,将设计变量对产品质量特性的灵敏度指数与质量损失函数加权整合,并以此作为优化目标,以设计变量的容差作为约束条件,构建随机稳健优化模型。通过扩大种群数目、改进控制参数及增加惩罚因子的方法对遗传算法进行改进,结合改进的遗传算法对优化模型进行求解,得到优化模型的全局稳健最优解。以某动车组制动模块为例,采用给出的方法对其进行稳健优化设计,验证该方法的有效性与合理性。优化结果表明,该方法能够实现动车组制动模块的稳健优化设计,提高了制动模块的抗干扰能力。     

基于ISIGHT的双列圆锥滚子轴承优化设计

在考虑轴承受到径向载荷、轴向载荷和弯矩载荷的复杂受载情况下,建立了双列圆锥滚子轴承的优化设计模型,以轴承整体寿命为优化目标,以每列轴承滚子个数、圆锥滚子平均直径、圆锥滚子有效接触长度和轴承的节圆直径为设计变量,基于ISIGHT设计优化软件对设计模型进行了试验设计(DOE)分析,利用多岛遗传算法对优化设计模型进行了求解。将该模型应用于3MW风电主轴承,得到了试验设计分析下四个设计变量对轴承整体寿命影响的Pareto图和主效应图,参数优化后的风电主轴承整体寿命提高了83.8%。     

基于6σ的多学科设计优化

在实际的工程问题中,总是不可避免地遇到一些不确定因素,导致许多优化策略无法用数学模型来体现这些不确定因素,从而造成结果分析错误或不全面．因此引入面向6σ概率设计(DFSS,σ为随机变量的标准偏差)方法,对其算法原理进行了阐述和分析,并且采用多学科设计优化(MDO)高层优化算法框架来支持DFSS设计,从而可以有效避免DFSS在处理复杂问题时串行处理的缺点,将涉及多学科的复杂系统问题逐步分解为各个单学科来并行地进行概率设计．最后,在理论研究的基础上结合轴承座这个工程实例,给出了其具体实现,证明了将二者结合进行复杂问题的概率设计是可行的．     

汽车制造企业实施6σ管理的组织结构体系研究

介绍了6σ管理法,并对汽车制造企业实施6σ管理法应该建立的组织结构体系进行了设计,有一定的前瞻性。