基于区间可能度的区间参数桁架结构多目标拓扑优化

研究区间参数桁架结构在应力和频率约束下的多目标拓扑优化问题,即构建区间参数桁架结构的多目标拓扑优化模型,以各杆截面面积和拓扑逻辑变量为设计变量,结构总质量和结构最大位移上限最小为目标函数,满足单元区间应力可能度、区间频率可能度为约束条件.利用泰勒展开和函数的区间扩张导出应力、位移和频率响应的区间包,采用基于个体排序的Pareto 遗传算法求解其有约束多目标优化问题.两个数值算例验证文中模型及求解策略与方法的合理性和有效性.     

基于非概率可靠性的连续体结构拓扑优化设计

研究区间参数的连续体结构在区间载荷作用下的拓扑优化设计问题.构建区间载荷作用下区间参数连续体结构的拓扑优化设计数学模型,以结构的形状拓扑信息为设计变量,结构总质量均值极小化为目标函数,满足单元区间应力非概率可靠性为约束条件.基于区间因子法,导出应力响应的均值和离差的计算表达式.采用双方向渐进结构优化(bi-directional evolutionary structural optimization, BESO)的求解策略与方法.通过两个算例验证文中模型及求解策略与方法的合理性和方法的有效性.     

含区间参数结构的静态响应分析新方法

文中对含区间误差参数线性工程结构静态响应问题给出解的定义,并提出一种隐函数寻优求解新方法.该方法在不需要知道问题解具体解析表达式的前提下,直接利用区间线性方程组本身的微分形式,给出解向量关于区间参数敏感度的迭代表达式,并把它作为判别问题解所在区间的准则,利用问题具有极值的特点,借助于对分优化策略能客观上得到区间方程组的区间真解.算例结果表明方法的有效性和实用性.文中方法能推广用于工程模糊线性问题的求解,结合拟线性方法,也可用于求解相应的工程模糊非线性问题.     

区间离散度与非概率可靠性的关系及影响

针对区间分析的非概率可靠性模型中变量的区间离散度对非概率可靠性指标的影响问题,基于结构非概率可靠性理论,建立了非概率可靠性指标与区间离散度的关系模型,并对非线性极限功能函数在设计点处做线性化处理,建立非线性极限功能函数状态下的非概率可靠性指标与区间离散度的近似关系模型。基于控制变量法探究了极限状态函数中设计变量的区间离散度对非概率可靠性指标的影响,并通过工程实例,验证了所建立关系模型的合理性、实用性,拓展了非概率可靠性设计理论。     

振动系统动力学模型修正方法比较研究

振动系统的动态特性主要取决于其模态参数.修正动力学模型可以提高分析模型与实际系统二者模态参数的一致性或其频响函数曲线间的相似度.这对于准确、可靠预测振动系统的动态特性或动态响应非常重要.文中概述了模型修正基本理论,并对不同模型修正方法进行比较分析.     

整体法兰的非保守模糊可靠度设计

从强度安全性的角度出发,综合运用概率密度函数联合积分法与功能密度函数积分法,整理并推导了整体法兰的非保守模糊可靠度计算公式,即应力、强度及构件的几何尺寸等参数都为正态分布,隶属度函数为k次抛物线分布时的模糊可靠度计算公式;通过VB编程实现整体法兰非保守模糊可靠度设计的数值解计算,根据输入的原始数据、原函数与积分区间的特点进行积分变换,然后利用中点公式积分法与龙贝格求积法进行积分计算.该程序可直接应用于设计计算中,以提高整体法兰的设计水平.     

空间RSSR机构的装配偏差区间分析

针对空间RSSR曲柄摇杆机构装配偏差分析问题,首先基于区间分析法和三角模糊数的概念建立了包含间隙和杆长尺寸偏差变动信息的区间模型,构建了偏差回路和非线性区间参数方程组,并对非线性区间参数方程组进行了求解.其次,对空间RSSR机构进行了运动仿真,得出了输出角的名义数据,并与非线性区间参数方程组的求解结果进行对照,绘制出了角位移曲线及不同隶属度情形下的角位移偏差对比曲线.最后,分析了关节处间隙变动和杆长偏差对机构输出角位移偏差的影响.分析结果表明:在机构输出角位移曲线的极小值与极大值点附近,间隙与杆长的变动对输出角位移偏差的影响较显著,且间隙与杆长误差越大,角位移偏差受到影响也越大;调整隶属度数值至合适数值,机构输出角位移偏差有明显改善.     

凸轮机构通用运动曲线方程设计

提出了以凸轮机构从动件的无量纲加速度曲线作为基底曲线,并划分9段时间区间的通用运动曲线模型,其中六段为加速度变化的时间区间,由任意单调形状函数表示.在形状函数曲线合成研究的基础上提出配合形状函数概念,对模型每个区间运动曲线之间的合成进行分析,获得连续且光滑的加速度合成曲线,并且求出各区间的通用运动曲线方程,满足高速凸轮机构从动件运动规律设计.通过该模型,设计者可通过调整间隔的时间区间来控制曲线整体形状,也可以选择区间的函数类型采改变曲线的局部形状.     

汽车制动系统和轮胎可靠性预测的区间分析方法

根据汽车制动系统和轮胎的典型故障模式分别建立了故障树,利用D-S理论中的似然函数和信任函数分别作为故障树分析底事件发生故障概率区间的上、下界。采用区间分析理论,分别构造了与门区间算子、或门区间算子,对底事件的概率区间进行区间数值运算,解决故障树的量化计算问题,从而获得了顶事件发生故障的区间概率。分别对制动系统和轮胎的可靠度进行了预测。计算结果表明了文中方法的有效和可行性,并可为汽车制动系统和轮胎设计方案的改进和调整提供了参考依据。     

不确定参数结构的区间优化方法

针对不确定参数结构,提出一种结构区间优化设计方法.由于区间优化问题一般要比确定性优化问题的求解复杂得多,因此,通过优化结构动力响应区间值的上界,将区间优化问题转化为近似的确定性优化问题.区间优化方法可以得到比传统确定性优化方法更多的优化信息.把该方法应用于典型桁架结构,优化结果表明,区间优化方法不仅能得到与传统优化方法大致相当的设计变量最优值,还能得到目标函数相应于设计变量最优值波动时的一个变化范围.     

鲁棒的多学科设计协同决策方法

针对产品设计过程中的多学科冲突解耦问题,提出一种鲁棒的协同决策方法。该方法采用区间形式表示不确定性的设计参数并基于非合作博弈理论将多学科协同决策描述成基于区间的约束求解问题,对此,采用两步求解策略获得产品设计的鲁棒决策方案。首先用约束一致性算法过滤掉决策变量区间中肯定不包含有效解的冗余部分,得到设计参数的一致性区间矢量;然后在一致性区间内以设计性能指标为准则搜索鲁棒的参数决策值,并设计基于可行性审查的免疫混沌搜索算法。以一个单元盘弹性转子系统为例,进行摩擦学和动力学冲突解耦的设计决策,得到较好的设计结果,验证方法的合理性与可靠性。     

非确定区间桁架结构静力分析的区间因子法

工程中的不确定性问题目前可以通过概率方法、模糊方法和区间方法来解决。本文采取了新的区间分析方法(区间因子法)研究分析区间参数非确定性桁架结构的静力分析问题。利用区间因子法可以将结构的物理区间参数、几何变化尺寸等表达为其确定性量和区间因子的乘积,进而结构的位移和应力响应也就能表达为区间因子的函数。分析了算例中结构参数和外载荷的不确定性对结构响应的影响,并进行了对比和讨论,验证了本文方法的合理性与可行性。     

三轴无磁转台磁特性分析与结构设计

研究三轴无磁转台结构尺寸设计问题。提出基于三轴无磁转台的磁性指标对其进行结构尺寸设计的方法。考虑材料、强度、尺寸与磁性之间的关联,合理设计一种三轴无磁转台的框架结构,这一结构可在满足磁性指标的前提下为转台的强度、刚度、控制留出设计空间,并基于这一结构建立模型,从转台闭合框在地磁场中转动产生的感应电流出发,推导感应电流对周围空间造成的磁场畸变的定量表达式。同时对此公式蕴含的各尺寸元素的变化趋势和可行域作出分析。以磁场畸变不高于7 nT的三轴无磁转台设计为例,根据畸变磁场的表达式给出一种针对转台磁性指标的结构设计流程,这种设计流程对影响磁场畸变的各因素进行了合理安排。最终设计结果验证该设计方法的合理性。     

考虑变幂数的畸变动力学相似试验模型设计方法及试验研究

动力学相似理论广泛应用于大型结构的振动试验,其中畸变相似用于解决结构的设计参数不满足等比例缩放时的相似问题,针对畸变相似关系中幂数为定值导致预测精度低的问题,提出考虑变幂数的畸变动力学相似试验模型设计方法。首先,在敏感性分析与中心差分理论推导的幂数表达式的基础上,将中心差分的范围不断扩大得到一组随相似比变化的幂数。采用最小二乘法将这组幂数拟合为关于相似比的函数并建立相似关系。然后,在多盘转子系统的数值算例中将变幂数法与文献中的两种方法进行对比,结果表明,变幂数法的预测精度较文献中的方法有很大提高。最后,通过试验研究验证了数值算例中动力学模型及临界转速求解的正确有效性。相似关系的建立是以模型的临界转速为基础,因此也验证了数值算例中的相似预测结果。     

基于灵敏度分析的三维结构等几何形状优化方法

以等几何分析为数值分析方法,针对三维结构的线弹性问题,以优化边界控制点坐标为设计变量,通过Coons体插值方法得到插值控制点对优化边界控制点的坐标导数,推导了单元刚度矩阵对控制点坐标变量的形状优化灵敏度方程,并对应力灵敏度和位移灵敏度方程进行了推导。数值算例证明该方法具有较高的优化效率,优化结果良好。     

基于区间分析的非对称外形天线罩厚度设计

厚度误差是影响天线罩电性能的重要因素.对于非对称外形天线罩,厚度误差引入的电性能恶化程度会随天线扫描角变化.针对该问题,文中提出了一种基于区间分析的天线罩厚度设计方法.首先根据误差区间分析天线罩的方向图区间,从中提取电性能指标区间,进而分析不同扫描角下电性能指标区间随厚度的变化特性.通过对电性能指标及其变化区间作单一目...     

基于均匀化方法的柔顺机构的设计

应用均匀化方法，探讨以机械效率为优化目标的柔顺机构的设计方法。推导了基于弹簧模型的柔顺机构机械效率的计算表达式。引进等效弹性模量与投结构尺寸关系的函数来描述优化过程中的容许应力随着微结构尺寸的变化情况，初步解决了拓扑优化中不能处理应力约束的缺点。采用准则优化方法建立了柔顺机构的拓扑设计的数学模型。     

非圆行星齿轮液压马达的配流设计研究

非圆行星齿轮液压马达的配流设计是影响液压马达效率的关键环节。本文利用非圆齿轮的啮合原理对配流设计中的配油孔这一瓶颈问题的配油孔个数、配油孔的位置以及它的分布特性作了详细的分析研究 ,推导出了配油孔的面积计算公式 ,获得了设计非圆行星齿轮液压马达的几个关键因素的处理方法 ,为液压马达的配流设计提供了强有力的理论依据     

变速器设计方案可拓综合评价方法

怎样更好地对变速器等机械设计方案进行综合评价问题的研究十分重要。本文基于可拓学理论,通过对物元模型的分析,提出了变速器设计方案可拓综合评价方法。通过研究首先构建了评价模型,并以汽车变速器设计方案为实例,从燃油经济性、动力性、换档平顺性和制造成本等四个方面对其进行了可拓综合评价。通过综合评价对设计方案进行了优选,经实际应用验证了该评价方法具有操作简单、可靠性高、实用性强等特点。     

回转刀具新型刃口设计及虚拟制造的主干通用模型

针对回转刀具传统刃口设计方法在二轴联动数控加工中遇到的问题 ,提出了回转刀具新型刃口设计方法 ,推导了相应的设计和虚拟制造主干通用模型 ,并给出了典型应用实例