基于响应面法的混凝土振动台振动支座结构优化

混凝土振动台是预制构件生产线中的重要设备,主要用于预制构件的振动密实成型。在成型过程中,振动支座受交变载荷作用,导致振动支座的疲劳寿命过低,这就要求振动支座具有良好的机械性能,因此提出一种基于响应面法的振动支座结构优化方法。通过建立SolidWorks和ANSYS Workbench联合仿真平台进行参数化建模,在此基础上建立有限元模型并进行力学分析,利用灵敏度分析筛选出关键尺寸参数,选择中心复合设计方法和克里格法模拟构建响应面模型。再以等效应力最小为优化目标,质量为约束条件,利用多目标遗传算法对振动支座进行结构优化,并对优化前后的振动支座等效应力和疲劳寿命预测结果进行对比分析。结果表明：优化后的振动支座最大等效应力降低了45.86%,疲劳寿命提高了987倍,优化效果显著,对类似振动设备结构优化具有指导意义。     

基于响应面法的液压机械臂结构优化

为了减轻液压机械臂的自重,降低动力系统能耗,提高控制响应速度,文中采用基于响应面法的结构优化设计方法对某型机械臂进行轻量化设计研究。首先,选取机械臂板材厚度为待优化参数并使用拉丁超立方法进行试验设计抽样;其次,采用多项式拟合方法建立板材厚度和主臂最大米塞斯应力之间的响应面,代替有限元模型提高计算效率;最后,以主臂米塞斯应力为约束边界,以主臂轻量化为优化目标,采用蒙特卡洛法求解优化问题,得到最佳板材厚度。将优化后的参数输入到有限元模型中,验证优化结果的正确性。优化后,主臂总质量降低28%,达到了轻量化设计的目标。也为类似结构的优化设计,提供了良好工程案例。     

基于中心点精确响应面法的板壳结构优化

对响应面方法中两个最为关键的概念——近似函数及试验设计做了简单描述,选择线性函数作为约束条件的近似函数形式,并对位移和应力约束作不同处理,位移约束不合常数项,而应力约束含常数项。提出了一种适合建立一阶形式响应面并使结构分析次数最少的试验设计方法——中心扩展法。求解响应面时在最小二乘法的基础之上作了改进,提出中心点精确响应面法,使拟合的响应面中心点处的响应值精确等于有限元分析值。最后通过数值算例说明改进后的响应面法对于板壳结构优化的可行性和优越性。     

基于二阶响应面法的五轴磨床主轴多目标优化

五轴磨床主轴的动态性能和运动精度对精密五轴数控磨床性能有显著的影响,为了保证磨床的转动主轴具有良好的动态性能和最优的运动精度,提出了一种结合各尺寸参数敏感性分析的多目标优化设计方法。首先,在SolidWorks中建立合理的参数化模型,将其导入Workbench中进行模态分析与静态分析,根据分析结果对主轴结构主要参数进行对比;然后,进行BOE试验,通过试验结果数据进行线性回归处理与灵敏度分析,找出对主轴质量、刚度与低阶固有频率这3个目标灵敏度高的结构尺寸;最后,利用Design-Expert软件计算样本点响应值,建立某型号立式五轴磨床的设计输入与响应输出之间的二阶响应面优化模型,并采用多目标遗传算法对优化模型在设计空间内进行求解和分析。分析表明：主轴最大形变位移降低27.35%,质量降低3.81%,低阶固态频率提高了6.03%。     

基于响应面法某轿车后纵梁支架结构优化

针对某轿车追尾碰撞试验中后纵梁支架的耐撞性优化问题,运用中心复合试验方法合理分布试验点,并结合最小二乘法建立了以三对吸能槽位置为形状变量的刚性墙最大位移、撞击力峰值的响应面模型。采用遗传优化算法对响应面模型进行了优化计算。结果表明,在不影响后纵梁总成和车身其他结构的条件下,优化后的后纵梁支架有较好的吸能槽位置排布,其耐撞性有了显著提升。该优化方法能用较小的计算成本来有效预测和指导工程实践中产品的耐撞性设计,在车身结构和汽车零部件的耐撞性设计中具有一定的实用与推广价值。     

基于响应面法的炮口制退器优化研究

为研究炮口制退器综合性能,建立某型火炮带炮口制退器的炮口流场动力学模型,考虑梯形上底边长、扩张半角、梯形的倾斜角和制退器喷口内侧长等结构因素,以制退器效率和炮手位置的冲击波峰值表征炮口制退器综合性能,进行验证、仿真和分析.并且基于正交设计法建立输入输出样本对,利用响应面法,得到设计参数与性能指标之间的非线性映射关系,构建炮口制退器综合性能目标函数,从而可以为炮口制退器综合性能的优化提供一定依据.     

基于响应面法传动直轴疲劳寿命优化

针对传动轴提前发生疲劳失效问题,开展对应力状态及寿命的研究,通过对实测载荷的分析,得出传动轴提前发生疲劳失效的原因是左右两侧花键输出载荷不一致,利用有限元软件建立传动轴有限元模型,得到传动轴右侧齿根处应力最大,是传动轴的薄弱部位.采用响应面法和遗传算法对传动轴的结构参数(齿根圆角、花键过渡圆弧及光轴圆弧槽深)进行优化,...     

基于响应面法的球铰芯轴预成形多目标优化

以汽车推力杆球铰芯轴为例,运用正交设计试验与响应面二阶预测相结合的方法对锻造过程中预成形设计的多目标问题进行了优化。首先,以模具型腔充填率和提高锻件变形均匀性为目标,设计了正交试验,得到了影响综合成形性的主要因素,运用MATLAB软件对其中两个主要影响因子进行了精确预测,并通过优化图对优化结果进行了讨论。其次,在此优化结果的基础上以降低终锻成形力和模具最大等效应力为目标运用等径设计建立了响应面二阶模型进行了预成形再设计。通过预成形设计,得到了最佳的工艺参数,生产出了符合要求的产品。     

智能机器人螺旋输送轴结构优化设计

分析螺旋输送轴的受力情况,对螺旋器的参数进行改造。确定目标函数,方便对轴距与螺距的具体参数进行设计,改进轴扰度,利用密封环以及进气孔改进填料密封;明确结构优化结果,确定优化变量参数范围,通过改进结果可知,优化后的智能机器人螺旋输送轴结构运行效果较好,检修周期变长,各个设计变量与优化前相比有所减小。     

基于响应面的码垛机器人承载体多目标优化

针对4自由度码垛机器人承载体结构轻量化设计的需要,在对码垛机器人腕部旋转部分结构设计和受力体末端执行器承载体动态性能分析的基础上,建立了一种将多目标优化和响应面优化相结合的优化算法,以承载体的尺寸作为设计变量,以承载体的刚度δ、强度σ、一阶频率f、质量M最轻为优化目标进行优化设计,优化的结果表明:优化后的质量的到明显减少,一阶固有频率有所提高,变形量有所减小,强度有所增大,但不影响其性能,达到轻量化的优化效果。     

响应面法的温差发电器优化设计

为提高温差发电器的发电效率,同时保证整机轻量化,提出了以发电器结构参数为设计变量,以质量、排气背压和发电片两侧温度差为目标函数的整机多目标优化设计方案。首先利用中心复合设计法、有限元法分别进行设计点的选取与计算。其次利用响应面法构建设计变量与质量、温差、排气背压三个响应量的响应面模型,并进行了灵敏度分析。通过多目标遗传优化算法进行基于响应面模型的多目标优化,优化后温差发电器的发电效率提高了7.3%。最后对优化结果进行了可靠性验证。     

基于响应面法的载货汽车平顺性优化

针对传统的载货汽车动力学模型在整车平顺性仿真分析时,存在的仿真精度低、仿真效率慢等问题,应用Hyper-Mesh 软件建立柔性车架,导入到ADAMS软件中建立刚柔耦合整车动力学模型;并通过实车道路试验,验证所建立的刚柔耦合整车模型的正确性.选取驾驶室前、后悬置参数和前、后桥处的减振器特性曲线参数为设计变量,通过灵敏度分...     

汽车钢制车轮的响应面法优化设计

针对汽车钢制车轮研发周期长和生产成本高的问题,以15×5J钢制车轮为例,基于ANSYS Workbench 19.2软件完成车轮重要尺寸的参数化建模并创建车轮弯曲疲劳试验有限元模型,采用优化空间填充设计法,生成车轮重量及Mises应力的试验数据,获得车轮重量及应力响应面,最终在短期内成功确定车轮最优轻量化数模并应用于生...     

响应面法的泡沫沥青发泡控制参数优化

沥青路面的翻修会产生大量的沥青废料,沥青路面再生技术是利用这些废料的主要途径,而泡沫沥青再生工艺在沥青路面再生过程中扮演了重要的角色.泡沫沥青的品质由泡沫沥青制备器的发泡过程控制参数决定,为优化发泡过程控制参数,引入响应面法.以沥青温度、油水比及水温为研究因素,以发泡腔出口平均速度、发泡腔平均密度为响应变量.采用Box...     

基于遗传算法的汽车驱动轴多目标轻量化优化设计

驱动轴是汽车传动系统的重要零部件之一,它对汽车驱动性能和运行稳定性有重大影响。依据汽车轻量化技术的发展趋势,提出了一种基于数值优化和有限元模拟技术相结合的多目标轻量化设计方法。以汽车驱动轴的内径值为设计参数,在满足驱动轴刚度和强度约束条件下,利用拉丁方试验设计和最小二乘方法建立了驱动轴多目标轻量化设计的响应面预测模型,并采用多目标遗传算法计算得到了驱动轴多目标轻量化设计函数的Pareto解集,结合实际产品设计的需要,研发了一种新型全空心驱动轴结构,运用有限元法对新型驱动轴的模态振型和等效应力等力学特性进行了分析。仿真结果表明:新型驱动轴等效应力最大值发生在花键末端圆角过渡部位,低于驱动轴材料的抗扭强度,满足强度设计要求;驱动轴的前10阶非零振型主要为弯曲变形,新型驱动轴固有频率与实心驱动轴固有频率相近,在使用过程中可有效避免共振。为驱动轴以及其它机械产品的多目标轻量化设计提供了一种新的理论方法,在汽车行业轻量化设计方面具有重要参考价值。     

混合田口法和有限元法的竹根挖掘机支架结构优化设计

竹根挖掘机可以去除土壤中残余竹根,提高土地资源的利用率.支架结构是竹根挖掘机工作机构的主要支撑和工作部件,其结构强度对于竹根挖掘工作的保证至关重要.混合田口法和有限元法对支架结构进行多目标结构优化设计,在保证结构刚度的同时,进一步优化结构的材料分布.优化设计结果表明,优化后的支架最大偏移量比原方案减少了3.22％,同时...     

关节轴承静态疲劳特性的响应面优化

针对某一炼钢厂250t转炉水平悬挂装置的失效问题,分析得知由向心关节轴承疲劳破损引起.以关节轴承为研究对象,通过静力学仿真以及疲劳寿命计算获得关节轴承在转炉倾转至90°的严峻工况下的静态疲劳特性.以关节轴承弹性模量、内圈边缘倒角r1a和r1b及工作温度为约束,最大等效应力、最小疲劳寿命为目标函数,结合响应面法并选用NS...     

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。     

基于响应面法的麦弗逊悬架优化设计

用响应面法对麦弗逊悬架结构参数进行优化设计。基于多刚体动力学软件ADAMS构建麦弗逊悬架模型;在ADAMS/Insight模块中用析出法得到影响各定位参数的主要因子;接着,采用响应面法建模的中心组合设计法仿真得到响应面模型方程。并依据结果进行悬架系统的优化研究。