泡沫铝填充薄壁圆管吸能特性优化

为获得最大比吸能(Specific Energy Absorption, SEA)的泡沫铝填充薄壁圆管结构,以动态显式有限元分析为基础,结合响应面法(Response Surface Method,RSM),建立结构的SEA优化函数;利用MSC Dytran进行碰撞仿真,得出薄壁构件的SEA随构件薄壁厚度和截面直径变化的规律;以最大SEA为优化函数,对泡沫铝填充薄壁圆管的直径和壁厚进行优化. 轨道列车吸能装置的实际应用表明,该方法在降低吸能装置质量且优化模型不超出原模型最大压缩力的条件下,可以提高结构的变形能和SEA.     

不同轴截面薄壁筒在轴向冲击下吸能特性研究

针对目前飞行器坠撞安全性问题研究,要减缓碰撞时的冲击载荷和耗散能量,以薄壁筒结构为研究对象,采用非线性有限元理论建立计算模型,采用显式动力学算法进行数值仿真。利用非线性有限元软件ABAQUS仿真了不同轴截面的薄壁筒在受轴向冲击下的变形,通过比较四种薄壁筒在受轴向冲击下的压溃力峰值、平均压溃力及比吸能研究其吸能特性,并与相关的理论解进行了对比。结果表明：冲击动能相同条件下,无论从比吸能方面还是从压溃力峰值方面来考虑,轴截面为梯形的薄壁筒的吸能特性优于轴截面为矩形的薄壁筒;从乘员的安全角度考虑圆台做吸能结构吸能是方台的1.5倍,而压溃力峰值只有方台的75.3%。     

基于耐撞性的前纵梁截面优化设计

前纵梁是偏置碰撞测试中重要的吸能部件之一。本文对前纵梁截面形状进行了优化设计,以提高前纵梁的耐撞性。根据前纵梁截面尺寸参数得到设计变量,构建响应面模型,利用遗传算法计算得到优化结果。将优化所得的截面尺寸应用于某三厢轿车40%偏置碰撞分析中,结果表明,前纵梁耐撞性显著提高,碰撞侧B柱加速度峰值有效降低,整车被动安全性能得到提升。     

薄壁管抗撞性能的多目标结构优化

以交通工具中部分锥形薄壁方管的安全装置作为研究对象,建立以薄壁管在碰撞过程中吸收能量最大化,比吸能最大化和初始碰撞力峰值最小化为多目标的优化问题.用锥形部分的几何参数作为设计变量,在保证不降低薄壁管吸能能力的情况下,通过对其结构的优化达到初始碰撞力峰值最小化的目的.论文采用有限元软件LS-DYNA得到不同几何参数模型的碰撞信息,用响应面法构造近似函数,同时引入权系数以表征各个目标在优化问题中的重要程度,并采用理想点法求解多目标优化问题,分析了锥形薄壁方管各几何参数对结构的能量吸收、比吸能和初始碰撞力峰值的影响,最终得到了给定权系数下的最优模型.     

轨道车辆新型组合结构吸能装置耐碰撞性分析

为保证列车碰撞时车体次要部位或附加装置尽可能多地吸收撞击能量,减少财产损失和人员伤亡,提出组合结构吸能装置的设计思想.根据耐撞性车体吸能装置设计原理,设计出不同截面形状管的组合结构吸能装置.利用ANSYS/LS-DYNA对其分别进行动态仿真,研究其吸能特性,并取其最优方案与试验结果进行对比,从而验证仿真模型的正确性.通过对原始设计方案外箱板的截面形状和吸能管的端部结构加以改进,设计出两种新型的组合结构吸能装置.仿真分析结果表明,结构的截面形状对整个装置的吸能特性有较大影响,改变结构的截面形状可以有效调节碰撞界面力峰值和均值载荷,改进后的吸能装置耐撞性综合指标更优。     

一种新型多孔金属制备方法及缓冲吸能性能研究

多孔金属材料是一种比密度小、比刚度强、吸能效果好的理想型功能材料,因此一直是国内外众多学者研究的热点。文章提出了一种以立方体为基本单元的多孔金属制备方法,为研究其作为吸能材料的力学性能,对制备样品进行了准静态和动态的冲击实验,根据实验结果进行了相应的分析和总结,从而验证了该制备方法的可行性,拓展了多孔金属材料的种类范围,也为进一步优化该多孔金属的制备方法和工艺提供了实验基础。     

综掘工作面混合式风流调控下的粉尘沉降研究

煤矿掘进过程中粉尘聚集严重,目前针对综掘工作面混合式风流调控下粉尘沉降规律及优化的研究还不够深入。基于混合式风流调控系统,依托陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司综掘工作面,分析了压风口距工作面距离、压风口右偏角度、压风口口径、抽风口距工作面距离和压抽比等混合式风流调控参数对粉尘沉降规律的影响：随着压风口距工作面距离增加,司机处和回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比先增后减再增,小颗粒粉尘占比增加;随着压风口右偏角度增加,司机处和回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比变化明显;随着压风口口径增加,司机处截面小颗粒粉尘占比先增后减再增,回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比先增后减;随着抽风口距工作面距离增加,司机处截面大颗粒粉尘占比先增后减,小颗粒粉尘占比先增后减再增,回风侧行人呼吸带截面粉尘粒径分布变化不大;随着压抽比增大,司机处和回风侧行人呼吸带截面小颗粒粉尘占比减小。以上述风流调控各参数为自变量,回风侧行人呼吸带全尘平均浓度和司机处呼尘平均浓度最低为优化目标,建立了粉尘沉降优化回归模型,利用粒子群优化算法求解模型,得到最优风流调控方案：压风口距工作面距离为8.9 m,压风口右偏角度为14.8°,...     

区域分解对气象模式并行计算速度的影响

通过数值试验分析了区域分解策略对ARPS气象模式并行计算速度的影响,发现无论是否使用编译优化技术,均以分解后数据区域近似为正方形时具有最大的加速比和并行效率。在二级编译优化的情况下,并行速度还和分解方向有关,在y方向上的分解比在x方向上的分解更有利于提高并行效率,而在无优化情况下,并行速度和分解方向几乎无关。并从通信量和编译优化的角度对试验结果进行了讨论和分析。     

接地式三要素型动力吸振器的H∞优化

以一种接地式三要素型动力吸振器为对象,研究了基于H∞优化准则的系统参数最优解析解.首先,将串联型粘弹性模型引入到接地式的动力吸振器中,并建立了运动微分方程,得到了系统的解析解.随后,以系统的解析解为研究对象发现该系统存在着三个固定点,利用固定点理论将三个固定点调到了同一高度得到了动力吸振器的最优调谐比和最优刚度比设计公式,并依据H∞优化准则通过最小化幅频曲线的最大值得到了系统最优阻尼比设计公式.最后,通过数值解与解析解的对比说明了解析解的正确性,并证明了接地式三要素型动力吸振器有较好的吸振效果.     

一种新型两自由度柔性并联机械手的优化设计

对一种新型高速并联机械手,在弹性动力学层面上以系统的动态性能为优化目标对其截面参数进行优 化设计．首先,利用有限元法建立系统的弹性动力学方程．然后,研究分析了系统第一阶固有频率对截面参数的灵 敏度,以便确定设计变量．最后,分别采用了两套优化设计方案对系统进行优化设计．结果表明这两种方案都能满 足设计要求．     

Interval Type-2 Fuzzy Logic PID Controller Based on Differential Evolution with Better and Nearest Option for Hydraulic Serial Elastic Actuator

Interval type-2 fuzzy logic controller (IT2FLC) owns good performance under uncertainty and nonlinearity environments while its optimization is hard and complicated. In this work, we propose an optimization method based on differential evolution with better and nearest option (NbDE) for interval type-2 fuzzy logic PID controller (IT2FL-PID-C) in order to control the position of hydraulic serial elastic actuator (SEA). Firstly, a simplified IT2FL-PID-C structure with fewer parameters is proposed to reduce the difficulty of the optimization of IT2FL-PID-C. To balance its frequency and step performance, an objective function with weighted integral time absolute error and integral square error is given. Secondly, to investigate the performance of NbDE based IT2FL-PID-C, three experiments are conducted. A set of experiments is taken to determine the weight for fitness function. Then we compare NbDE with other algorithms. In addition, NbDE-IT2FL-PID-C is also compared with other optimization methods. At last, NbDE-IT2FL-PID-C is applied to hydraulic SEA and compared with PID. And a range for the weight of fitness function is given. The results have shown the superiority of NbDE with proposed fitness function to optimize IT2FL-PID-C and the superiority of NbDE-IT2FL-PID-C to control the position of hydraulic SEA.

     

基于状态空间模型进化算法的全局收敛性分析

基于状态空间模型进化算法(SEA)是一种新颖的实数编码进化算法,在工程优化问题中具有广阔的应用前景。为了完善SEA的理论体系,促进SEA在工程优化问题中的应用研究,利用齐次有限Markov链对SEA的全局收敛性进行分析, 证明了SEA不是全局收敛的。通过限定SEA状态进化矩阵内元素的取值范围,同时引入弹力搜索得到改进型弹力状态空间模型进化算法（MESEA）。分析结果表明,弹力搜索能提高SEA的搜索效率。最后得到了MESEA全局收敛的结论,为算法在工程优化问题中的应用提供了理论依据。     

基于RISE反馈的串联弹性驱动器最优控制方法

串联弹性驱动器（Series elastic actuator,SEA）是机器人交互系统中的一种理想力源.本文针对非线性SEA的力矩控制问题提出一种基于RISE（Robust integral of the sign of the error）反馈的最优控制方法,能够克服模型参数不确定和有界扰动,实现SEA输出力矩在交互过程中快速平稳地收敛到期望值.具体来说,首先对SEA的模型进行分析和变换;然后假设模型参数和扰动均已知,并在此基础上基于二次型指标设计最优控制律;之后基于RISE反馈重新设计控制律抵消模型参数不确定性和有界扰动,基于Lyapunov理论分析控制器的收敛性和信号的有界性,实验结果表明这种基于RISE反馈的最优控制方法具有良好的控制性能和对有界扰动的鲁棒性.     

汽车中高频噪声统计能量分析方法的研究综述

世界上各大汽车公司已经将车内噪声预测作为产品开发过程中一个不可缺少的重要环节.综述了汽车中高频噪声统计能量分析(SEA)方法的研究进展,介绍了SEA建模及模型的优化分析;同时论述了使用SEA方法对车内噪声进行预测的研究工作,重点对汽车声学包装的设计开发作了详细讨论;论述了SEA方法的扩展,着重讨论了SEA与有限元分析(FEA)方法的结合,最后提出了高频噪声预测的一种新方法--能量有限元分析(EFEA)方法.     

交叉型状态空间模型进化算法的全局收敛性分析

基于状态空间模型的进化算法(SEA)是一种新颖的实数编码进化算法,在实际工程优化问题中取得了良好的优化效果。为促进SEA的理论及应用研究,对交叉型SEA(SCEA)的全局收敛性进行了研究,得出SCEA不是全局收敛的结论。通过改变状态进化矩阵的构造方式和提出弹力搜索操作,得到改进交叉型SEA(SMCEA),利用齐次有限Markov链对SMCEA的全局收敛性进行了证明。最后利用两个测试函数对算法进行实验分析,结果表明,SMCEA在收敛速度、最优解搜索能力和运算时间等方面都有较大改善,验证了SMCEA的有效性,得到了SMCEA优于遗传算法(GA)和SCEA的结论。     

Functional gradient as a tool for semi-analytical optimization for structural buckling

A functional gradient for the buckling load (P) with respect to the structural shape function (S) is introduced for shape optimization. The gradient (P_,S) is derived analytically by functional differentiation of the governing equation with respect to S, where both P and the deflection (W) are considered as functionals of S. It is found that P_,S is a functional of W and is not dependent explicitly on S. The P_,S is combined with a simple gradient projection optimization method and a finite element program. The analytical gradient expression is independent of the FE model but requires its input. At each optimization step the buckling problem is solved numerically and the gradient is calculated. Then, a new improved design is computed. In the first part of the study 1D beam problems are solved. Results are compared with exact solutions and found to be more accurate than common numerical optimizations. An example of a clamped beam with two simple supports is studied. The optimal area distribution of a general unimodal 1D beam is found to be composed of sections with the same shape as for the basic simply supported case. The proposed method is generalized to 2D plates. The optimization is combined with a commercial FE package. For the case of simple square plates the optimization produces smooth thickness distribution showing higher buckling load improvement than common numerical optimization. The method was then applied to square plates with a central circular hole, where non-uniform FE meshes were used. The optimal shapes exhibited singularities resembling commonly used stiffeners.     

Sensitivity analysis of vibro-acoustic systems in statistical energy analysis framework

The main objective of this paper is to present first and second-order sensitivity analysis of vibro-acoustic systems in the statistical energy analysis (SEA) frame work. Equations for computing these sensitivities for a general SEA model are obtained from two different approaches: (1) direct method and (2) adjoint method. The above equations are applied to a simple model of three plates, joined in the form of a ‘Z’, to minimize the total energy of one of the plates. It has been verified that these approaches lead to the same results and the difference between them is only with respect to the computational efficiency. The design sensitivity results calculated from the proposed analytical methods are compared with those obtained from the finite difference method, which show good agreement. The results of this paper can be useful to optimization of vibro-acoustic systems at the drawing board stage in the SEA framework.     

坐标下降l2范数LS-SVM分类算法

研究l₂范数正则化最小二乘支持向量机的坐标下降算法实现.在图像处理、人类基因组分析、信息检索、数据管理和数据挖掘中经常会遇到机器学习目标函数要处理的数据无法在内存中处理的场景.最近研究表明大规模线性支持向量机使用坐标下降方法具有较好的分类性能,在此工作基础上,文中扩展坐标下降方法到最小二乘支持向量机上,提出坐标下降l₂范数LS-SVM分类算法.该算法把LS-SVM目标函数中模型向量的优化问题简化为特征分量的单目标逐次优化问题.在高维小样本数据集、中等规模数据集和大样本数据集上的实验验证了该算法的有效性,与LS-SVM分类算法相比,在数据内存中无法处理的情况下可作为备用方法.     

轴向冲击下波纹腹板梁的失稳控制和能量吸收

针对Sine波纹腹板梁结构,通过设计其初始振幅缺陷,控制不同波形阶数下波纹梁的失稳模态,引导上下翼板按预期渐进、稳定、可重复的压溃变形模式发展.采用Abaqus/Explicit中的显式动力学方法数值模拟初始振幅缺陷与比吸能(Specific Energy Absorption,SEA)的关系.通过对比低阶、中阶和高阶波形的载荷-位移曲线说明波形阶数对吸能特性和失稳控制的影响.结果表明:对于给定的波形阶数,存在初始振幅缺陷的临界值使Sine波纹腹板梁结构达到预期的临界失稳状态,同时SEA最大;初始振幅缺陷越大,失稳控制越容易,但吸能效果随之降低.     

大型全回转浮式起重机平衡系统优化数学模型

针对大型全回转浮式起重机的结构和工况特点,在满足抗倾覆稳定性要求下,将浮式起重机自重产生的不平衡力矩与起升货物产生的不平衡力矩之和的均方根力矩作为目标函数值,建立以平衡系统主要构件强度、刚度、结构尺寸和回转轮压合理性为约束条件的多目标设计优化数学模型,运用遗传算法优化浮式起重机平衡系统,最终得出优化数据.该数学模型在具体优化过程中取得较为满意的优化结果,为大型全回转浮式起重机的设计优化提供有效方法.