基于遗传算法和ADAMS的麦弗逊悬架优化研究

为了改善汽车麦弗逊前独立悬架的运动学特性,从而解决轿车前轮胎磨损较严重的问题,将遗传算法与机械系统动力学自动分析软件ADAMS相结合,根据悬架空间结构建立了麦弗逊悬架理论模型,利用ADAMS/View建立了该轿车的麦弗逊前悬架虚拟样机模型,利用ADAMS自带OPTDES GRG算法和用户自定义的遗传算法,选择对轮距变化影响较大的悬架结构参数作为设计变量,分别对该轿车的麦弗逊前悬架虚拟样机模型进行优化设计.经过2种算法的优化,悬架的运动学特性得到了不同程度的改善;而且通过2种算法优化结果的比较,得出了遗传算法和ADAMS软件相结合的优化设计方法在汽车悬架参数优化问题中的优越性、可行性.     

基于虚拟体的弹炮刚柔耦合动力学优化设计研究

为了研究火炮系统结构参数对弹丸膛内运动和炮口扰动的影响,通过引入虚拟体,提出了一种充分反映弹炮间相互作用的火炮动力学建模方法,推导了含虚拟体项的自行火炮刚柔耦合动力学方程;同时,以某型履带式自行火炮为例,引入多目标优化算法,建立了以弹丸和炮口初始扰动为目标函数的火炮系统多目标优化设计模型,获得了在相同射击条件下试验测试数据和仿真计算结果的对比曲线,以及结构参数的优化结果。分析表明,采用该方法建立的模型能较真实地反映火炮系统的动态响应特性和弹丸的膛内运动规律,且在考虑弹丸与柔性身管接触碰撞的前提下实现了弹丸和火炮运动的多目标优化设计,可以为自行火炮的发射动力学研究提供一定参考。     

商用车全浮式驾驶室悬置系统优化设计

研究商用车全浮式驾驶室悬置隔振优化设计问题，在ADAMS中建立基于整车的驾驶室悬置系统和底盘主悬置系统匹配的优化设计模型，并进行优化设计。在此基础上，针对ADAMS不能以非线性悬架刚度阻尼参数为优化变量的问题，提出对线性参数优化结果进行非线性化处理的方法，大大地提高优化结果的适应性。     

橡胶悬置元件结构参数优化设计方法

由于橡胶悬置元件的结构比较复杂,截面不规则,无法用传统的优化方法对其结构优化.利用遗传算法和神经网络相结合的策略对橡胶悬置元件的几何结构参数进行优化,即用神经网络学习算法建立橡胶悬置元件几何结构参数与其三个方向刚度的非线性全局映射关系,获得遗传算法求解结构优化问题所需的目标函数,用遗传算法进行优胜劣汰的寻优搜索运算,求出最优解.优化结果表明,橡胶悬置元件结构参数优化设计方法是可行的.     

基于多目标优化策略的扭杆可靠性稳健优化设计

为提高机械零部件的安全性和稳健性,应用可靠性稳健优化设计理论和多目标决策方法,建立了适合结构可靠性稳健优化设计的多目标优化模型.为能迅速准确地对具有约束条件的多目标优化模型进行求解,提出一种利用模糊理论对约束条件进行处理的方法,然后应用灰色粒子群算法对多目标优化模型进行求解.通过对正态分布参数和任意分布参数的扭杆可靠性稳健优化设计,表明该方法行之有效.     

生活垃圾专用装载装置尺寸优化设计

 针对现有垃圾中转站无法与压缩车配套使用的问题,提出了新型生活垃圾中转站装载装置方案.运用遗传算法对生活垃圾六杆举卸装置进行运动优化设计,建立了目标函数和约束条件,实现了垃圾翻斗举卸轨迹的优化,利用ADAMS进行了动力优化,确定了相关构件的结构参数.在优化设计的基础上制作了主体机构样机模型,试验表明该装置达到了预期设计要求.     

基于虚拟样机技术和广义简约梯度算法优化火炮射击稳定性

传统的火炮设计和分析均基于“平面、对称和静平衡”三个基本假设，实际上是一种静态的分析方法，虚拟样机技术的出现为基于动力学的火炮动态分析提供了新的途径。在建立火炮动力学模型的基础上，利用虚拟样机技术系统地研究了高低机刚度和阻尼、大架刚度和阻尼、土壤介质刚度和阻尼、后坐质量偏心和耳轴位置偏心对火炮射击稳定性的影响。通过引入相对灵敏度分析公式，解决了具有不同量纲的影响因素的比较难题，进而获得影响火炮射击稳定性的重要结构参数。针对目前优化技术存在非线性优化问题的局限性，以火炮射击稳定性为目标，采用广义简约梯度算法对火炮射击稳定性进行了优化，得到一组使火炮稳定性最优的匹配结构参数，仿真及优化算例证明了利用虚拟样机技术对火炮系统动态特性仿真的可行性和灵活性。最后，展望了虚拟样机技术在武器装备领域应用的前景。     

基于敏度分析的框架抗震优化

针对目前结构抗震优化设计方法存在优化效率低下的问题,提出一种高效的框架抗震优化设计方法。在有限元法和Newmark法基础上导出一种高效的层间相对位移对设计变量一阶和二阶导数的算法,建立显含时间参数,以结构质量最小化为目标,同时满足层间相对位移和设计变量约束的优化数学模型,通过积分型内点罚函数将显含时间参数的不等式约束优化问题转变为一系列不含时间参数的无约束优化问题,利用层间相对位移对设计变量一阶和二阶导数的信息计算罚函数的梯度和海森矩阵,然后利用梯度和海森矩阵构造求解优化设计问题高效有效的优化算法。算例表明本文的抗震优化方法能获得结构的最优设计,具有简单、下降速度快、不需要进行一维搜索等特点。是一种有效和高效的框架抗震二阶优化方法。     

基于遗传粒子群算法的集成块布孔优化及其实现

 根据集成块的结构特点提出一种集成块布孔的优化方法,建立集成块空间布孔优化设计的数学模型和参数化描述,并结合遗传粒子群算法运用Visual Basic 6.0语言对提出的数学模型和优化方法进行编程实现.程序运行实例表明,运用遗传粒子群算法优化该数学模型可以很好地完成集成块的布孔优化设计,为以后集成块的自动优化设计和绘图打下坚实的基础,具有一定的实用价值.     

基于SGA-BP-GA方法的FPSO舷侧结构耐撞性能优化设计

由于船体结构及碰撞优化的复杂性,使得传统优化方法难以有效进行。基于遗传算法、模拟退火算法和BP神经网络,结合正交试验设计和ABAQUS参数化仿真技术,提出一种新的结构耐撞性优化方法——SGA-BP-GA。为了提高BP网络对结构耐撞性指标的预测精度和泛化能力,利用模拟退火算法的概率突跳特性克服遗传算法易早熟和陷于局部最优的缺点,在此基础上采用模拟退火遗传算法(SGA)对BP网络的权重进行优化。采用提出的SGA-BP-GA方法对FPSO舷侧结构耐撞性能进行优化设计,以验证其准确性与可行性。结果表明:与传统BP、GA-BP和SA-BP相比,SGA-BP具有更高的预测精度和泛化能力;与GA-BP-GA方法相比,SGA-BP-GA优化结果仍提高了5.34%;提出的SGA-BP-GA方法能够较好的适用于复杂的船体结构耐撞性优化设计。     

基于响应面法的无轨伸缩式门式起重机轻量化设计

依赖于传统经验方法的无轨伸缩式门式起重机结构设计往往趋于保守,材料浪费严重,为了充分发挥材料的承载性能,有必要对它进行优化分析。对无轨伸缩式门式起重机结构进行优化设计时,针对非线性接触模型计算不收敛与计算效率低等问题,提出以节点耦合模型代替接触模型来构建响应面近似模型,并将近似模型与多岛遗传算法相结合对结构参数进行优化。以某无轨伸缩式门式起重机各构件截面尺寸为初始设计变量,以结构强度、刚度、自重为模型响应,通过调用Isight平台中最优拉丁超立方设计方法产生设计变量样本点,再由试验设计（design of experiment,DOE）模块调用有限元分析软件ANSYS完成样本点模型仿真以筛选出对响应影响较大的设计变量。利用优选后的设计变量构建响应面近似模型,以结构强度和刚度为约束条件,门式起重机结构质量最轻为优化目标,采用多岛遗传算法对响应面模型进行优化。结果表明：在保证结构性能的前提下,优化后门式起重机质量减轻23.4%,轻量化效果明显。所提出的优化策略可较快获得全局最优解,减少了计算量,为无轨伸缩式门式起重机结构改进提供了理论依据。     

基于虚拟样机的火炮系统建模与仿真分析

根据地火炮的主要部件的连接关系,在分析了火炮拓扑结构的基础上,讨论了火炮各体的自由度。介绍了机械系统动力学仿真分析系统ADAMS,首次将其应用引入到武器装备研究领域,简述了Kane方法建模的步骤。结合Fortran语言编程,在ADAMS环境下建立了火炮虚拟样机,虚拟样机仿真和Kane方法对比结果说明了虚拟样机建立的可信性。最后,研究了驻锄刚度对火炮振动性能的影响,并展望了虚拟样机的应用前景。     

考虑质量变化的空间拱结构小损伤识别方法研究

该研究针对空间拱结构损伤识别精度问题,提出了一种空间拱结构小损伤的动态识别方法。该方法在识别过程中考虑损伤区的质量变化的因素来提高了结构损伤识别的精度。在建立的空间拱结构损伤模型中,应用频率和振型的质量因子变化来表示损伤区质量的变化。应用Wittrick-Williams算法对损伤参数进行计算,根据计算结果来判定结构的损伤位置和程度。为了实现应用最少的测量模态和结构振动特性数据对结构损伤精确识别,建立了一个应用遗传算法的优化计算程序对损伤参数优化计算。在该优化程序中,应用初始的随机染色体群代表沿空间拱不同的损伤分布状况。通过对单一损伤、多个损伤区域和不同边界条件下空间拱进行损伤识别案例对所述方法进行验证,并分析解决了对称结构损伤定位唯一性的问题。结果表明,所提出的识别方法对空间拱结构的损伤具有较好的识别效果,所建立的损伤识别程序具有较高的识别精度。     

变入射角度和频率时的声障板的优化设计方法

声障板是声纳设计中必不可少的声学元件。根据不同要求,合理优化声障板的材料和结构参数是声障板设计的关键。遗传算法作为一种有效的优化方法,在工程优化领域得到广泛的应用。但是由于其计算时不依赖外部信息,因此染色体的构成、编码的形式以及代价函数的选择对遗传算法性能会产生重要的影响。针对在一定入射频率范围内和一定入射角度内,反射系数保持最小且基本一致,提出了一种基于遗传算法的多层复合声障板参数的优化方法。在算法中,给出了基于传递矩阵的染色体编码和基于统计原理的代价函数。通过仿真计算,验证了算法的正确性和可靠性,分析了代价函数的改变对优化结果的影响。     

基于多目标粒子群算法的多传感器图像融合

针对图像融合中参数优化的问题,提出了一种基于多目标粒子群优化算法的多传感器图像融合方法。首先采用非采样Contourlet变换(NSCT)对源图像进行多尺度、多方向分解;然后选取图像融合的客观评价指标为优化目标函数,采用多目标粒子群优化算法对低频系数的融合参数进行优化,带通方向子带系数采用取绝对值最大的融合规则;最后通过NSCT逆变换得到融合图像。分别对多聚焦图像融合和红外与可见光图像进行融合实验,并对融合图像进行主客观评价,实验结果表明,得到的融合图像具有较好的主观视觉效果和客观评价指标。     

基于响应面法的结构动力学模型修正

为了获得精确的结构动力学模型,提出了响应面和优化相结合的方法。利用参数化模型和优化拉丁方试验设计获取样本点构造多项式响应面模型,最小二乘法确定多项式系数并检验响应面的拟合精度。用响应面计算结果与实验结果的误差构造目标函数,自适应模拟退火算法来优化修正响应面参数,将修正后的参数值带入有限元模型得到修正模型。以欧洲航空科技组织的基准模型GARTEUR飞机模型为算例,对比修正前后模态频率,结果表明修正后的模型在测试频段和预测频段具有良好的复现和预测能力,进而验证了基于响应面法与优化方法相结合的结构动力学有限元模型修正的有效性。     

平面阻尼型欠驱动夹持器的多模式参数优化设计

欠驱动夹持器具有良好的自适应特性,广泛应用于机器人领域。针对欠驱动夹持器工作模式较多而导致参数优化困难的问题,以典型的平面阻尼型欠驱动夹持器为研究对象,提出一种夹持器多模式参数优化设计方法。所研究的夹持器有2种工作模式,分别为两点夹持与包络夹持。首先,对夹持器各工作模式进行静力学分析,建立输出夹持力与输入扭矩的解析关系,并引入外部约束法解决包络夹持静平衡位置较难确定的问题;然后,对各工作模式进行夹持力优化,以获得最优结构参数,并分析优化方向的共性;最后,通过ADAMS仿真验证了优化结果的正确性。结果表明：2种工作模式的优化方向相同且优化效果明显。本研究为多工作模式欠驱动夹持器的优化设计提供了参考方法。     

注塑成型有限元分析管理和成型工艺优化系统

目的针对注塑成型工艺过程,开发有限元分析项目流程管理和工艺参数优化的集成系统。方法参考企业项目流程,开发项目流程管理模块,使用多元回归拟合配合改进的模拟退火算法进行工艺参数的优化,通过塑料托盘翘曲变形量的优化来验证优化方法的准确性,进行塑料托盘的CAE分析正交试验,使用多元回归拟合试验数据并进行拟合优度检验,分别使用Isight和改进的模拟退火算法进行最优解的求解并对比计算结果,最后对得到的最优参数组合进行CAE分析得到变形量,将变形量与正交试验变形量对比。结果在回归方法中,使用惩罚系数为2的多项式岭回归效果较好,其优度指标R2为0.975,改进的模拟退火算法计算结果与Isight软件自适应模拟退火算法的计算结果基本一致,最优参数组合在Moldflow分析中的变形量为0.6805 mm,与之前的最小变形量0.7436 mm相比更小。结论使用回归拟合配合改进的模拟退火算法开发的工艺参数优化程序能起到较好的工艺参数优化效果。