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。     

基于响应面法的高空作业车伸缩臂轻量化分析

文中针对目前高空作业车伸缩臂壁厚设计不合理而导致伸缩臂整体质量偏大、作业时笨重缓慢的现状,对某型高空作业车伸缩臂进行轻量化分析。对高空作业车上装结构进行模型进化得到伸缩臂的三维模型,分析确定了伸缩臂的最危险工况为30°,计算得到了轻量化设计需满足的强度及刚度条件。在此工况下,以伸缩臂各节臂壁厚参数为设计变量,以伸缩臂总质量为优化目标,利用Workbench对不同壁厚参数下伸缩臂模型有限元分析得到的应力及变形数据进行非线性拟合,再利用响应面优化得到最佳的壁厚参数组合。在满足设计要求的前提下,优化后的伸缩臂总质量较优化前降低了227 kg,减重比例达到了36.3%。     

基于响应面法的动力电池包箱体轻量化优化设计

为了满足电动汽车电池包箱体高强度、轻量化的设计要求,提出了一种基于数值优化与有限元仿真相结合的动力电池包箱体轻量化设计方法.以电池包箱体各部件的厚度为设计变量,箱体质量最小化为优化目标,三种典型路面工况下箱体的最大等效应力、最大变形量和箱体结构的第2阶约束模态频率为约束条件,建立了箱体轻量化优化数学模型.利用Box-B...     

采煤机牵引机构的响应面法优化设计

基于曲线参数方程建立采煤机牵引机构的参数化模型,以采煤机牵引机构的有限元接触分析结果为依据,对影响采煤机牵引机构力学性能的控制参数进行实验设计,根据实验设计点更新参数化模型并进行有限元动力学分析,获得影响度较大的控制参数并建立控制参数和响应结果响应关系。基于控制样本参数构建牵引机构的响应面模型,采用MOGA算法对响应面模型进行寻优并实现对采煤机牵引机构的优化设计。经验证,优化后的牵引机构比未优化的牵引机构表现出更好的承载能力。     

基于响应面法的挖掘机三油缸结构动臂轻量化设计

考虑到三油缸结构动臂的结构特殊性,以及传统经验方法在结构设计上的保守性因素,提出了基于响应面法的变厚度轻量化设计方法,并搭建了基于多学科优化软件Isight、有限元软件Nastran以及利用Python语言二次开发的集成优化环境。基于板壳理论与测试数据建立了三油缸结构动臂危险工况的有限元参数化模型,并以其主要板厚尺寸为初始设计变量,以结构强度、刚度及重量为模型响应,结合最优拉丁超立方设计法对初始变量进行了灵敏度分析,使用筛选后的设计变量拟合响应面模型(RSM);以结构强度和刚度为约束条件,动臂质量最小为目标函数,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,该方法轻量化设计后的动臂减重14.7%,优化效率较有限元模型提高84%左右,优化效果显著且大幅度缩短了设计周期。     

基于响应面法的高层堆垛机变截面立柱轻量化设计

为了增强水平方向的稳定性,高层堆垛机立柱结构普遍设计的较粗大,以至于整机能耗有所增加。文中以21 m高层堆垛机为例,通过结构受力分析建立了变截面立柱的有限元模型,分析发现该型号立柱结构存在较大轻量化设计空间。结构尺寸的敏感性分析显示,立柱的变形主要取决于立柱横截面宽度与长度,而立柱翼板的厚度对质量和固有频率有较大影响。以此为基础,采用响应面法对立柱结构进行轻量化设计,在确保立柱刚度、强度基本稳定的基础上,将立柱的整体质量降低了约20%,一阶固有频率也有所提升。     

面向约束优化的改进响应面法在车身轻量化设计中的应用

轿车车身轻量化设计是一个多约束的复杂系统优化问题,且必须满足各项车身结构性能,其中碰撞安全性是先决条件.实际中普遍采用试验设计和响应面法相结合的手段开展轻量化研究.针对传统响应面法拟合约束函数易引起优化解落在非可行域内的缺陷,提出一种面向不等式约束函数的改进响应面法,使近似约束边界分布在可行域中,得到能够满足设计约束的优化解,数值算例验证了改进响应面法在处理约束优化问题中具有比传统响应面法更为明显的优势.将其应用到车身轻量化设计中,结果表明,基于本研究提出的改进响应面法的轻量化方案优于传统响应面法,整车耐撞性能得到提高的同时实现车身前部结构减重21.4%,为开展车身轻量化设计研究提供可借鉴的方法.     

基于响应面模型的白车身多目标轻量化设计

基于MSC/NASTRAN软件平台建立了某多用途汽车（MPV）白车身有限元模型。首先,利用相对灵敏度分析方法选取了19个白车身零部件壁厚作为轻量化设计变量;然后,采用拉丁超立方试验方法和一阶响应面模型方法建立白车身质量、弯扭刚度、一阶弯扭模态的近似模型,模型的复相关系值R2都接近1.0,模型精度高;最后,以白车身质量最小和扭转刚度最大为优化目标函数,弯曲刚度和一阶弯扭模态为约束条件,采用非支配排序遗传算法对白车身进行多目标优化。优化结果表明,轻量化后的白车身弯扭刚度、一阶变扭模态变化均小于1.0%,且在不改变用材的前提下,实现白车身减重6.4kg。     

基于移动最小二乘响应面方法的整车轻量化设计优化

汽车轻量化是汽车产业发展方向之一,也是一个汽车厂商和国家技术进步、先进程度的重要标志。优化汽车的结构设计是实现汽车轻量化的有效途径之一,文中采用拉丁方试验设计方法进行样本数据设计,同时,为了提高了计算效率,将基于移动最小二乘拟合的响应面近似模型引入到整车正碰优化设计的复杂系统中,并利用序列响应面优化方法对近似模型进行优化,避免了整车碰撞传统优化设计方法计算量大,且在碰撞非线性系统优化中常常易导致收敛缓慢甚至不收敛的缺点。在满足了CMVDR294安全法规的同时,使汽车车身一些部件的板厚达到合理的配置,从而达到使汽车重量得到一定程度的减轻的目的。     

基于响应面法的重载机械臂优化设计

对重载机械臂的三种典型工况进行有限元静力学分析,得到最危险工况.在满足强度和刚度的条件下,以伸缩臂轻量化为目标,对其截面尺寸进行优化.根据Box-Behnken试验方法对截面尺寸进行三因素三水平设计参数组合,采用含有交叉项的二次多项式构建响应面函数,利用最小二乘法进行回归,分析各参数与响应面的关系,得到截面最优参数组合...     

基于参数敏感度分析的移栽机提升支架轻量化设计

在ANSYS-DM模块下对移栽机提升支架进行参数化建模,并对该支架进行危险工况下的有限元分析,结果显示支架结构原始设计的安全系数较高。通过对支架结构中17个驱动参数的敏感度分析,筛选出对支架质量及应力分布较敏感的参数,将其作为最终设计变量,确定支架优化设计模型;并基于响应面优化法对支架进行轻量化设计,经优化设计后,支架质量降幅达38.4%,最大等效应力降幅达42.2%,说明该优化方法的可行性和经济性;也为移栽机中其他类似部件的优化设计提供了参照与借鉴。     

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。     

产品稳健设计响应面模型法的试验设计

试验设计是产品稳健设计中的基础，对稳健设计中常用的响应面模型法的试验设计方法进行了研究。针对响应面法稳健设计中所采用的仿真试验与物理试验误差性质的不同，采取不同的试验设计方法，其中正交试验设计和拉丁方试验设计的应用克服了以往响应面法稳健设计中不能应用仿真试验的缺点。     

基于响应面法的数控磨床立柱热特性有限元模型修正

提出基于数控磨床立柱热变形检测与有限元模型分析相结合的一种有限元模型修正方法。将数控磨床立柱热特性位移误差与热载荷参数之间的隐形关系用显示函数近似表达出来,代替原有的有限元模型。在此基础上对有限元模型进行优化,提高有限元模型准确度。对数控磨床立柱有限元模型修正的结果表明,基于响应面模型的数控磨床立柱热特性有限元模型修正方法可以快速有效地修正模型,且修正结果精度高。     

基于二阶响应面法的车辆转向机构稳健设计

综合考虑转向机构存在的不确定性运动误差,运用正交试验方法对某型车整体式转向机构进行了设计研究。以转向梯形臂长度、转向梯形底角为设计变量,以主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾角和前轮前束为噪声因素,建立了基于二阶响应面的转向机构模型,并应用该模型对其进行了优化设计。通过与传统方法的结果对比,验证了本方法的先进性和有效性,为汽车转向机构的设计提供了新的方法。     

基于响应面法的机械可靠性设计与仿真方法研究

在机械设计过程中,通常需要研究机械设计的可靠性。文章基于响应面法,采用应力-强度干涉模型,结合参数随机分布的特征,对机械法兰结构进行可靠性仿真,验证了基于响应面法的机械可靠设计和仿真方法的适用性,可为机械设计提供参考。     

基于二阶响应面法的车辆转向机构稳健设计

综合考虑转向机构存在的不确定性运动误差,运用正交试验方法对某型车整体式转向机构进行了设计研究。以转向梯形臂长度、转向梯形底角为设计变量,以主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾角和前轮前束为噪声因素,建立了基于二阶响应面的转向机构模型,并应用该模型对其进行了优化设计。通过与传统方法的结果对比,验证了本方法的先进性和有效性,为汽车转向机构的设计提供了新的方法。     

基于响应面法的钻杆吊卡结构优化设计

吊卡作为钻井提升系统的重要结构,强度与可靠性要求极高。为提高吊卡的强度与安全可靠性,对吊卡吊臂部位进行结构优化。利用有限元软件ANSYS workbench对吊卡的静态特性进行了研究分析;在此分析基础上,对吊臂结构优化设计参数进行了灵敏度分析与实验设计;并基于响应面法建立了优化的数学模型,再通过遗传算法得到最优设计方案。结果表明：当吊臂截面厚度b为94mm,吊臂截面半径R为87mm,吊臂截面偏离角度β为37°时,吊臂的最大应力值降低12.5%,并通过试验进行了验证。提高了吊卡的强度与安全储备,为吊卡结构改进设计提供了理论指导。     

基于响应面法的刚性太阳翼可靠性分析

为保证刚性太阳翼的服役安全性,探明其运动过程中可靠度的变化规律,提出了基于响应面法的可靠性分析流程。首先,对刚性太阳翼的结构组成和工作原理进行剖析,明确了可靠性分析的评价指标;其次,对刚性太阳翼的结构进行仿真分析,并建立了以根部铰链阻力距、板间铰链阻力距、钢丝绳刚度以及时间为输入,帆板展开角度差为输出的响应面模型;最后,推导了刚性太阳翼帆板角度差阈值区间范围,并基于极限状态方程进行了可靠性分析。结果表明：所提方法能够有效地量化刚性太阳翼帆板角度差随时间的波动规律以及运动过程中可靠度随时间的变化规律,可为其进一步优化提供理论参考。     

基于响应面法和拓扑优化的四旋翼无人机机架结构优化研究

机架是四旋翼无人机的重要支撑结构,机架结构的强度和刚度直接影响飞行安全,机架结构的轻量化是实现无人机长续航、高效率的关键,机架结构的振动稳定性也是设计的重要考虑因素。基于响应面法和拓扑优化方法,对某型民用无人机机架结构进行了优化设计研究。首先建立数学模型,将优化问题转化为机架结构的质量和强度的双目标优化问题,采用响应面法对机架结构参数进行重新设计,寻找最优参数组合,再通过拓扑优化方法,在保证结构强度的同时,对新机架进行减重设计,最后,经优化设计后的新机架减重56.2%,并且结构材料分布合理,结构位移量小且各阶模态均不会发生共振,满足设计要求。