基于iSIGHT的多学科优化方法研究

多学科协同建模、仿真、优化是提高复杂产品设计质量的有效途径之一,针对在机构设计中过度考虑安全因素,导致材料浪费的问题,研究了在iSIGHT多学科优化平台上利用CAD／CAE学科软件搭建的装载机执行机构的多柔体虚拟样机模型。介绍了面向模型的多领域协同仿真技术及基于系统过程集成和命令文件解析的建模技术。应用多学科变量耦合优化算法有效地解决了子系统之间的耦合和并行优化设计。从结果分析中可以看出,用该方法有效地实现了装载机执行机构的轻量化设计。     

高层停车系统钢结构映射建模与设计方法

探讨高层停车系统钢结构设计的映射建模方法,使简约模型既便于分析计算,又能包含足够信息,保证与完全模型失真度最小.根据“以层划块-依块建模”的思想,建立模块化的简约模型,用位移法建立各梁元刚度方程,可解得所有简约模型的内力.完全模型采用国际著名的有限元分析软件进行力学数值分析.根据简约模型的理论分析和完全模型的有限元分析结果对比,运用人工神经网络的双系统辨识技术,建立多层停车系统钢结构简约模型与完全模型基础上的模型映射,实现高层立体停车系统钢结构截面优化设计,达到了速度快精度高的效果.     

耦合系统考虑可靠性的多学科设计优化分解方法

为了减少基于可靠性的多学科设计优化的计算成本,提出了一种面向耦合多学科设计优化的分解方法。定义了函数计算成本矩阵来处理可靠性函数的随机性,给出了根据函数随机特征计算函数计算成本矩阵的方法,同时定义了耦合关系矩阵来处理函数之间的耦合性,给出了识别耦合变量集的算法;基于函数计算成本矩阵和耦合关系矩阵提供的信息,改进了整体计算成本等评价指标的度量方法;利用遗传算法进行分解,寻求整体计算成本最小的分解方案;通过电子封装的多学科设计优化算例对上述方法进行了验证,通过与两个已有分解方案的对比表明,该方法能够显著减少整体计算成本。该方法与传统方法相比具有两个优势：一方面可以识别和分解耦合变量,使其能够用于耦合系统的分解;另一方面可以将可靠性函数平均分解到各子任务中,以获得更少的整体计算成本。     

机械通风系统中风机工况参数映射模型研究

讨论了风机在不同工况下参数之间的映射规律,采用非线性回归的方法,拟合了风机运行时静压、转数与风量之间的回归模型,将该模型嵌入机械通风系统管理软件中,能够根据转数和静压计算出风量.模型的精度充分满足工程需要,能够在粮仓通风中有效地实现风量的监测和调控.     

基于多学科耦合的柴油机活塞性能优化研究

运用三维软件建模软件Pro/E和分析软件ANSYS对柴油机活塞进行了建模和三维有限元的分析,找出了柴油机活塞受力变形的关键部位和薄弱环节.改进了传统单门学科的局限,对活塞进行热、力、结构的多学科耦合分析,提出了设计时应注意的要点,得出优化结论和结果,为柴油机活塞的设计提供参考.     

多学科设计优化耦合复杂性的研究进展

耦合复杂性是多学科设计优化((multidisciplinary design optimization,MDO)的难题之一,它的存在导致了计算困难和信息交换复杂等难题,论述了解耦方法的研究状况,归纳了耦合因素的类型,分析了影响学科书耦合程度的因素,列举了学科之间的耦合关系,指出了MDO耦合复杂性的研究方向.     

多学科设计优化方法的研究及其优化系统的构建

为提高对复杂系统的优化设计效率,构建了针对复杂系统的多学科工程设计优化系统MEDOS.MEDOS系统主要由用户界面、驱动系统、前处理、算法库、数据库及后处理模块组成.MEDOS系统能够对复杂系统进行分解、建模,调用相应的通用算法和专用算法完成优化设计,不仅能够求解一般的工程优化问题,而且对于涉及离散、随机的优化问题也有很强的求解能力,具有友好的用户界面,为应用多学科设计优化方法提供了便利.     

基于多学科设计的复杂机电系统并行设计方法研究

针对目前复杂机电系统设计采用各学科分离进行子系统串行设计的现状,在分析机电系统耦合特征的基础上,应用国外刚兴起的一种设计方法多学科设计方法进行复杂机电系统的设计。分析了复杂机电系统并行设计的实施基本过程。     

微机电系统多学科设计优化

多学科设计优化是一种针对于涵盖多个学科领域的复杂系统进行设计优化的方法,强调各子学科系统在独自设计优化的基础上的相互之间的并行协作。鉴于微机电系统(Micro electro mechanical systems,MEMS)设计中存在多学科交叉耦合等问题,将多学科优化设计方法引入到MEMS的设计中,研究分析MEMS本身的多学科特性和设计现状,建立面向MEMS的多学科设计优化系统(Micro electro mechanical multidisciplinary design optimization system,MMDOS),提出四种多学科设计优化方法,对提升MEMS的设计水平和产品质量具有积极意义。     

多学科耦合系统可靠性分析方法研究

以一阶可靠性分析方法为基础,采用基于Kriging近似模型的并行子空间的多学科设计优化方法进行多学科耦合系统可靠性分析方法的研究。结果表明,该方法进行可靠性分析的精度较高,与单级优化方法相比,该方法效率更高。     

基于Agent模型的多学科设计优化方法

复杂工程系统的设计往往涉及多门学科 ,多学科设计优化 (MDO)方法是一类求解复杂系统设计优化问题的方法。本文首先简要回顾现有 MDO方法的特点 ,然后基于 Agent模型提出了一种新的多学科设计优化方法——子空间自主式优化方法。这种方法具有如下特点 :流程简单 ;各个学科组可自主地、并行地进行设计和优化 ;灵活性强 ;所需系统分析的计算次数少 ;没有系统级协调优化环节。为了验证这种算法的有效性 ,对二个典型算例进行了数值实验。初步的数值实验结果表明 ,二个典型的算例经过几次迭代后均能收敛于最优解。子空间自主式方法是一种较有潜力的 MDO方法 ,值得进一步研究     

一种新的多学科系统不确定性分析方法——协同不确定性分析法

多学科设计优化中的不确定性对整个工程系统的设计过程具有非常重要的影响。对现存的不确定性定义进行比较和分类。详细描述多学科系统中的不确定性及其传播过程。在已有不确定性分析方法的基础上,提出一种新的多学科不确定性分析方法——协同不确定性分析法。该方法的基本思想是利用泰勒近似估算耦合变量和系统输出的方差,经过二次优化获得系统的稳健最优解,并对其具体计算过程进行详细描述。算例结果表明,协同不确定性分析法不仅是可行的,而且具有很高的精度,是分析多学科系统中不确定性的有效方法。     

基于FORM的齿轮传动多学科优化设计

通常多学科设计优化是一种确定性设计方法,未考虑不确定性因素的影响。为降低多学科设计优化过程中不确定性因素对系统性能的影响,将一次可靠性方法与协同优化方法相结合,应用到多学科设计优化中。建立基于一次可靠性方法的协同优化的数学模型,并阐述其求解流程,该方法可用于多学科设计优化领域的可靠性设计问题。分别运用协同优化方法和基于一次可靠性方法的协同优化实现了减速器齿轮传动的多学科优化设计,在这两种方法的系统级优化中,引入松弛变量,将一致性等式约束转化为不等式约束,使算法易于收敛。优化结果表明基于一次可靠性方法的协同优化方法求得的最优解使得约束条件满足了可靠性要求,提高了系统的可靠性,具有实际工程意义。     

一种基于协同近似的多学科设计优化方法

为避免求解复杂工程系统多学科设计优化问题时需要反复调用复杂耗时的多学科分析和进行繁琐的灵敏度计算,提出了一种基于协同近似（CMSO）的多学科设计优化方法。首先通过一种协同模型来筛选出更能反映多学科问题本身属性的样本点,通过协同模型来保证系统的多学科一致性;然后通过这些样本点分别构建自适应代理模型,并进行代理模型的验证和确认;最后选择最佳的代理模型来构建多学科优化模型并使用序列二次规划法进行优化求解。通过一个数学算例和圆柱螺旋压缩弹簧设计案例验证了CMSO法的可行性和有效性,且与单学科可行法的比较结果表明了CMSO法的高效性。     

关于多学科设计优化计算框架的探讨

多学科设计优化 (MDO)框架是指能实现多学科设计优化方法、包含硬件和软件体系的计算环境 ,在这个计算环境中能够集成和运行各学科的计算 ,实现各学科之间的通讯。本文根据MDO的目的、工业界的需要和MDO框架的现状 ,归纳了MDO框架应具有的特征和功能。并以这些特征和功能为评估准则 ,对目前国外几种主要的通用MDO计算框架进行分析和评估。本文目的在于为通用MDO计算框架的开发提供有用的参考意见     

汽车乘员舱安全性与舒适性多学科设计优化

概念设计阶段汽车乘员舱的安全性和舒适性设计是关键任务,两者具有耦合效应,将多学科设计优化运用到乘员舱的设计中实现两个学科的并行设计。针对某款车的乘员舱布置,在该车100%正面碰撞试验基础上,通过乘员损伤分析软件建立该车的正面碰撞乘员约束系统模型并对模型进行验证用于评估其安全性;同时也基于关节强度的概念建立乘员舒适性模型。将多学科设计优化运用到乘员舱的设计中,避免了传统设计方法对安全性和舒适性的单独优化,实现了两个学科的并行设计,缩短了开发周期,最大化了乘员舱的整体性能。为提高计算效率,通过试验设计构建乘员约束系统的Kriging近似模型用于代替仿真模型。结果表明,该方法在较好地满足乘员安全性的同时提高了乘员的乘坐舒适性,在乘员舱布置方面具有较强的工程实用性。     

基于协同优化和多目标遗传算法的车身结构多学科优化设计

在汽车车身结构NVH和侧面碰撞安全性研究中,实施多学科多目标优化的可行性设计。通过试验设计制定试验方案并进行数据采样,构建考虑整车侧撞安全性、白车身模态、静态弯曲刚度、扭转刚度和轻量化等性能的响应面近似模型,然后对车身结构分别进行确定性和可靠性轻量化单目标设计。最后,运用多目标遗传算法结合多学科协同优化对车身结构进行多目标优化设计,获取Pareto最优化解集。研究结果表明:可靠性优化设计较确定性优化设计而言,能考虑产品设计和生产过程中的不确定性因素,保证产品稳健性;车身结构的多目标优化设计全面考虑了车身结构轻量化、NVH和碰撞安全性能等多学科之间的耦合和解耦;设计者可按需选择其满意的优化结果,这将大幅缩减产品开发周期、降低产品开发成本。     

一种面向复杂系统的多学科设计优化方法

目前复杂系统多学科设计优化的工作主要集中在结构设计或设计过程的某个阶段,较少从整体角度对多学科设计优化过程进行研究。文中在前人系统分解研究的基础上,提出了一种基于学科分解的多学科设计优化方法,并建立了具体实现该方法的框架和应用流程。借助多学科设计优化领域主流分析软件Isight为优化平台,通过批处理命令调用各学科专业软件循环运行实现多学科综合设计,利用数据挖掘寻找整体最优解在应用层面实现了复杂系统整体优化设计。最后以某T形波导连接器隔板位置和形状优化设计为例,展示了该优化方法的应用过程和实效性。     

多学科系统非概率可靠性分析研究

基于不确定参数的凸集合描述,研究了多学科耦合系统的非概率可靠性分析问题。由于多学科系统分析的迭代性质,直接求解非概率可靠性模型将包含两个嵌套的循环,计算量较大。本文根据“同时分析和设计(SAND)”的思想,建立了求解非概率可靠性指标的SAND模型,使其求解仅包含一个单级循环(优化过程),较大程度上减少了计算量。通过一个典型的多学科分析算例比较了两种方法的计算结果和计算量,表明本算法是合理有效的,同时比较了概率可靠性与非概率可靠性指标的异同。