神经网络优化技术在磨床主轴优化中的应用

利用拉格朗日乘子法将约束优化设计问题转化为求解拉格朗日乘子法极值的问题,讨论拉格朗日乘子法极值存在的条件,基于人工神经网络非线性优化计算的优点,构造用于拉格朗日乘子法的人工神经网络学习规则和网络结构。优化计算平面磨床主轴系统的结构参数,讨论优化结果与Kuhn—Tucker准则优化结果的一致性。     

状态空间法在机械结构系统优化设计中的应用

状态空间法在机械结构系统优化设计中的应用柯尊忠王卫荣江擒虎（合肥工业大学）１引言在机械结构系统的优化设计中，数学模型一般都很复杂，很难直接用非线型规划的算法来求解。状态空间法是解决此类问题的一种有效方法。这种方法用设计变量来描述机械系统的设计参数，...     

三种无约束优化算法的比较分析

机械产品优化设计的问题大多数属于有约束条件的优化设计问题,在优化求解的过程中常常要把有约束的最优化问题转换为无约束的最优化问题。本文从数值试验的角度,通过对两个测试问题的求解,对最速下降法、共轭梯度法和鲍威尔法三种无约束优化算法进行研究,根据试验数据结果对上述三种算法进行比较分析,以供进一步的有约束条件的优化设计问题使用。     

基于混沌遗传算法的齿轮变速箱优化设计

针对变速箱结构复杂、优化设计参数较多的问题,在遗传算法基础上结合混沌优化理论,提出了混沌遗传优化算法。该方法利用混沌的映射技术的遍历性产生初始群体,在寻优过程中利用混沌的二次载波技术对种群个体进行微小的扰动,从而跳出局部极值达到全局寻优的目的。设计实例表明,该方法不但可提高求解精度,而且搜索过程高效可行,是求解复杂结构多参数优化设计的有效方法。     

含自重载荷的功能梯度材料结构时域动力学拓扑优化设计

提出了一种含自重载荷的功能梯度材料(FGM)结构时域动力学拓扑优化设计方法。在固体各向同性材料惩罚(SIMP)框架下,提出了一种针对FGM-SIMP的结构自重载荷分布策略。以FGM结构动柔度最小为优化目标、以结构体积为约束,建立了动力学结构优化列式。基于伴随法,在时域内进行了灵敏度推导,并用移动渐近线方法进行求解。通过二维和三维典型数值算例系统研究了含自重载荷下FGM结构的拓扑优化设计问题,并深入探讨了自重载荷和材料梯度分布方向对结构优化结果的影响,发现自重载荷和材料梯度分布方向对FGM结构的优化构型和动刚度具有很大影响。最后,以均一材料(FGM的特例)为例,通过数值仿真和实验测试方法验证了所提方法的有效性,并证实了所提方法可有效提高结构的固有频率和结构动刚度。     

基于VB外点惩罚函数法的实现

外点惩罚函数法是机械优化设计中一种常用来解决有约束问题求解的重要方法。基于VisualBasic6.0平台编写程序,设计实现外点惩罚函数法并进行实例验证,运用该程序可以满足在机械设计中的优化需要,从而缩短设计周期,保证设计参数的最优解。     

任意分布参数的梁结构可靠性优化设计

在可靠性设计理论和优化设计方法的基础上,讨论了任意分布参数的梁结构可靠性优化设计问题,提出了任意分布参数的梁结构可靠性优化设计的计算方法。在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,通过计算机程序可以实现任意分布参数的梁结构可靠性优化设计,迅速准确地得到任意分布参数的梁结构可靠性优化设计信息。     

优化设计基础讲座第三讲

第五节用 POWELL(方向加速法)求多变量函数极值在数学上有很多方法寻找多变量函数的极值点。在优化设计中常用的有单纯形法、加速步长法、坐标轮换法、共轭方向法、复合形法以及 Powell 法(方向加速法).本文将只介绍目前在一般工程优化设计中比较流行的方法—Powell 法,这是一种求解     

机械优化设计的 Hopfield 神经网络算法

迄今为止,Ｈｏｐｆｉｅｌｄ网络主要应用于线性规划、组合优化等问题的求解,在机械优化设计领域的应用尚不多见。本文阐述了Ｈｏｐｆｉｅｌｄ网络求解机械优化问题的基本原理,探讨了其在机械约束优化问题求解中的适用性。计算实例表明,Ｈｏｐｆｉｅｌｄ网络应用于机械优化设计领域是有效的,特别适合于大规模复杂机械系统优化问题的求解。     

某航空发动机金属密封环优化设计研究

为了满足特殊工况下发动机中的密封要求,对W形金属密封环综合性能进行研究。对W形金属密封环进行参数化建模,采用数值模拟正交试验法,应用ANSYS软件进行W形密封环的密封性能的分析计算,根据多指标数值模拟正交仿真试验计算结果,运用MATLAB软件建立W形金属密封环关于其主要结构参数的多元线性回归方程。为保证其密封性能,应求得在最大Von-Mises等效应力不超过材料屈服极限条件下,寻找接触应力的最大值。通过C语言程序设计在其各结构参数限定范围内求解其极值,并得到极值对应的结构参数;对优化后的结构进行ANSYS模拟,并对结果进行检验,从而证明了优化设计的可靠性。     

参数化机械密封中静环摩擦副相容性设计方法*

高温、高压、高速等极端工况对机械密封的设计提出了更高的要求,在对高参数机械密封结构、使用工况及受损件分析的基础之上提出静环摩擦副的相容性设计方法。该方法的核心是在设计过程中考虑机械密封静环摩擦副石墨和不锈钢的相容性问题,相容性的判断依据是石墨环所受热应力是否超过其机械强度许用值。建立静环摩擦副的有限元仿真模型,通过实例对静环摩擦副的相容性问题进行了说明。研究结果表明：通过相容性设计可以调整机械密封静环摩擦副石墨环所受的热应力,减少高参数工况下机械密封失效问题的发生。     

暴风雪下塔设备可靠性分析

利用数理统计方法,分析某地区的月平均风速极大值样本,得到其分布参数,进而确定基本风压的分布参数。根据塔设备实际载荷情况,修正了暴风雪情况下工作载荷的力学模型。在塔设备可靠性分析过程的风力计算中引入动态特性系数,更合理地考虑了暴风雪情况下风、雪载荷的不确定性。得到的应力结果符合极值分布,同时也体现了塔设备在暴风雪下风载荷产生的应力的随机性。综合分析风载荷、地震载荷和偏心载荷所产生轴向应力后,建立了可靠性分析的计算方法并进行了实例分析,其结果可为制订塔设备可靠性设计标准作为参考。     

Optimal design of a 3-leg 6-DOF parallel manipulator for a specific workspace

Researchers seldom study optimum design of a six-degree-of-freedom(DOF) parallel manipulator with three legs based upon the given workspace. An optimal design method of a novel three-leg six-DOF parallel manipulator(TLPM) is presented. The mechanical structure of this robot is introduced, with this structure the kinematic constrain equations is decoupled. Analytical solutions of the forward kinematics are worked out, one configuration of this robot, including position and orientation of the end-effector are graphically displayed. Then, on the basis of several extreme positions of the kinematic performances, the task workspace is given. An algorithm of optimal designing is introduced to find the smallest dimensional parameters of the proposed robot. Examples illustrate the design results, and a design stability index is introduced, which ensures that the robot remains a safe distance from the boundary of sits actual workspace. Finally, one prototype of the robot is developed based on this method. This method can easily find appropriate kinematic parameters that can size a robot having the smallest workspace enclosing a predefined task workspace. It improves the design efficiency, ensures that the robot has a small mechanical size possesses a large given workspace volume, and meets the lightweight design requirements.     

分布式柔性机构拓扑优化设计的理论和算法

将连续体结构的拓扑优化技术应用到分布式柔性机构的设计中,基于变密度法和优化准则法推导并建立柔性机构拓扑优化的一种显式的设计变量收敛格式。结合分布式柔性机构优化设计的人工弹簧模型和虚拟载荷法,提出一种新型的分布式柔性机构拓扑优化设计的多准则优化模型,同时综合考虑柔性机构设计的机械效率要求和结构的刚度要求,并利用伴随敏度分析法进行敏度分析。数值算例证明研究方法的有效性,并分析和讨论优化模型和收敛格式中有关优化设计参数对柔性机构优化设计结果的影响。用激光快速成形技术验证柔性机构概念设计的合理性。     

基于遗传算法的动静涡旋盘优化设计

应用遗传算法对动静涡旋盘进行优化设计,使涡旋压缩机能效比EER达到最大值。给出了优化设计的数学模型、遗传算法计算方法、基于遗传算法数学模型原理框图、优化设计算例。较之其它方法,遗传算法不易陷入局部极值,可处理大规模问题,计算速度快,最后用实例验证了该方法的有效性。     

时变回归神经网络应用于弹簧优化设计的研究

利用人工神经网络的理论 ,尝试将神经网络理论应用于机械优化设计。利用时变回归神经网络的可行性、渐近稳定性和最优性 ,通过神经网络系统的演化 ,使之演化到系统的平衡态 ,计算网络的 L yapunov函数 ,并将该函数与机械优化设计问题的最优解相对应 ,将人工神经网络在此时的网络参数与机械优化设计问题的设计变量相对应 ,从而实现机械优化问题的求解。描述了神经网络用于机械优化设计的仿真算法 ,并以弹簧为例进行了优化计算 ,仿真结果表明了神经网络优化算法应用于机械优化设计的可行性     

微米木纤维模压制品螺钉连接强度可靠性优化设计

微米木纤维模压制品是通过木材细胞劈裂而成的微米木纤维模压成型的新型高强度人造木基材料制品,本文对其螺钉连接强度进行了可靠性优化设计,将优化设计与可靠性设计有机地结合起来。在满足一定可靠度的同时,迅速取得一组最佳结构参数,为微米木纤维模压制品螺钉连接提供了有效的设计方法,对该种新材料制品的推广具有重要的实际应用价值。     

融入复杂地层动态识别的盾构施工地表沉降预测方法研究

针对盾构掘进过程中无法全面动态感知地质信息引发的难以精确预测地面沉降问题,提出了一种融入动态地层识别的地面沉降预测方法,该方法基于XGBoost动态地层识别模型,利用盾构施工参数对地层变动情况进行反向推演,明晰了地层变动时施工参数的变化规律;通过基于BP-SVR的地面沉降预测融合模型最终得到距开挖面不同距离处的地面沉降量与地层情况、掘进参数的内在关联关系,从而实现了复杂地层自适应的地面沉降量准确预测。在某地铁施工区间590环数据验证下,所提的地面沉降预测方法相比传统预测方法具有更高的预测精度。     

Pareto多目标遗传算法及其在机械健壮设计中的应用

在机械或结构的优化设计中 ,普遍存在约束的作用 ,且最优解往往位于可行域的边界上。由于外界环境的变化或人为因素造成设计变量扰动 ,可能使设计成为不可行。本文提出了一种的基于设计变量敏感性的健壮性设计方法 ,并提出了一种用 Pareto遗传算法来实施的带约束的多目标优化方法以求解健壮性问题。 Pareto遗传算法可得到 Pareto最优解集 ,从中可选出满足设计需要的解。本文提出的算法包括 5个基本算子 :选择、变异、交叉、小生境技术、Pareto集合过滤器。文中用算例说明该方法的应用