一种集成工程规则和卡箍调整的启发式布管算法

针对航空发动机外部管路布局规则多且效率低的问题，提出一种集成工程规则和卡箍调整的启发式布管算法。首先，在敷设层面内建立管路端口间的测地线方程，基于测地线建立路径的基准节点；其次，基于工程规则设计启发式搜索策略，快速求解符合工程规则的可行路径；在此基础上，为了使多管敷设方案满足双联卡箍约束，通过空间几何方法建立卡箍位姿变换方程，对多管敷设方案进行优化调整，实现基于双联卡箍约束的成束敷设。最后，通过多个敷设算例验证了该算法的可行性和高效性。     

航空发动机管路智能布局

针对目前航空发动机管路布局的研究现状和航空发动机外部管路布局空间的特点,提出了基于工程规则和空间离散的航空发动机管路布局方法。该方法是根据航空发动机外部管路布局空间为回转空间的特点,将航空发动机管路布局问题简化成沿径向、轴向和周向的运动轨迹规划问题。接着,将空间构造和空间离散思想与工程规则相结合,建立了小环境布局空间以及离散其为若干个曲面。最后,通过提出的路径运动轨迹方程以及满足工程规则的布管策略进行路径搜索。实例验证了方法的可行性与高效性。     

航空发动机复杂约束空间内管路敷设技术

手工敷设复杂产品的管路及线缆,会造成反复改动而导致无法避免的浪费,为解决这一问题,综合考虑管路敷设工程规则,基于计算几何、微分几何和智能优化等思想,系统介绍了提出的若干航空发动机管路敷设算法,对管系的敷设顺序与管路路径进行自动求解.算法针对复杂回转空间,不局限于柱面,更具一般性;管路贴近机匣表面并沿测地线敷设,获得了更优的管路轨迹;而对敷设顺序的排序求解,进一步优化了管系的整体敷设.通过若干敷设算例,验证了该方法的有效性.     

基于遗传算法的管路智能敷设应用研究

为提高计算机辅助管路敷设效率,本文采用遗传算法进行管路路径的寻优,以解决自动绕障且路径最短的管路智能敷设难题。文中构造了创建管路路径的适应度模型,同时融入敷管工程约束规则,解决了工程规则表达问题,探讨了三种遗传操作方式。给出了创建管路路径遗传算法的算法流程,基于平面障碍物进行了遗传算法创建管路路径的可行性测试。最后针对三维发动机数字模型样机采用空间网格划分的基础上,自动敷设了20余根典型的管路,验证了智能敷管的可行性。     

基于Kriging模型的复杂产品管线敷设顺序粒子群优化

复杂产品的管线布局问题十分复杂,除管路路径规划算法外,敷设顺序对管线整体敷设有着十分重要的影响.以往的研究大多将重点集中在管线路径规划方面,而对敷设顺序的研究还比较少.以航空发动机为例,提出一种基于Kriging模型的管线敷设顺序的规划方法.针对敷设顺序规划这一离散优化问题,通过论域连续化处理,建立粒子群算法优化相关函数参数的Kriging近似模型.在Kriging模型的基础上,应用离散粒子群算法搜索最优顺序,避免在优化过程中反复应用管线路径规划算法进行计算,显著提高规划效率.对离散粒子群算法的改进进一步提升算法的搜索性能.所提规划方法具有很好的通用性,仿真试验验证了方法的有效性与高效性.     

考虑双联卡箍约束的航空发动机多管成束敷设优化方法

为解决航空发动机多管路成束敷设问题,提出了一种基于双联卡箍约束和改进NSGA-Ⅱ的管路敷设优化方法。提出一种基于混沌反向学习机制和Levy变异算子的改进NSGA-Ⅱ算法,以改善算法收敛性和非支配解分布性。为解决管路和卡箍的装配约束和设计耦合关系,建立了基于双联卡箍约束的路径模式,生成卡箍和路径控制点,综合考虑管路敷设与卡箍布置规则,基于改进NSGA-Ⅱ设计管路-双联卡箍敷设算法,对卡箍位姿参数和管路路径同时求解。根据多管端口相对位置,提出基于聚类分析的管路分组及敷设序列规划方法,调用管路-双联卡箍敷设算法完成多管成束规划。所提敷设方法在管路设计阶段即考虑卡箍布置问题,实现了双联卡箍布置和多管成束敷设的同时自动规划,最后通过测试函数和敷设算例验证了所提方法的有效性。     

航空发动机系统复杂管路结构振动特性

针对高速运转带来的处于高温环境、狭小空间内复杂管路不平衡振动问题,开展航空发动机系统复杂管路的结构振动特性研究。从系统直管和弯管结构振动特性分析提出复杂管路结构数值建模方法,并基于航空发动机复杂管路一般具有对称的结构特点,对系统复杂管路从总体结构和径向结构角度开展振动特性分析与结构优化。分析结果表明:作为轴对称复杂管路结构,3个对称加载的总体结构呈现刚体模态,而20°的管路径向结构在基本加载下振动变形集中于异面支管,且总管增加不同载荷对其结构变形减小无正向影响,故从运行角度为狭窄空间内管路设置结构限制条件,有助于减少系统复杂管路运行故障的发生。     

自动创建管路路径的投影层面法研究

针对航空发动机外部管路系统密集跨越的结构特点,提出了自动创建管路路径的投影层面法（PLB）。该方法根据计算机辅助敷管的要求,结合航空发动机的结构特点,使敷管在满足管路设计约束要求的同时,改变了管路敷设的随意性,解决了计算机辅助的三维敷管的难题。归纳出管路设计的约束要求,提出了创建路径的6种基本模式,并用图解方式介绍了利用层面法创建路径的方法及步骤。最后采用作者开发的敷管软件,在三维发动机电子模型样机上进行了管路敷设,验证了本方法的正确性及工程实用性。     

基于自适应天牛须算法的航空发动机管路布局优化

针对航空发动机外部管路系统设计过程中布局效率和空间利用率较低的问题,提出一种基于自适应天牛须搜索算法的管路自动布局方法。该方法在原算法的基础上加入自适应变步长机制,使其在具有高效性的同时能搜索到更优的解。在描述复杂空间障碍物时,采用将附件和管路分开建模的方式,一方面建立机匣附件的轴向包围盒,并在包围盒内部构建小范围的附件栅格信息矩阵;另一方面,对已布局管路分段处理后采用线段求交的方式做出干涉性判断,在此基础上根据某种度量选择本条管路的避障策略,以达到充分利用敷设空间的目的。建立管路布局问题的数学模型,并以管路长度和压力损失作为优化目标完成路径的规划过程。最后,通过仿真实例证明所提方法的可行性。     

一种基于工程规则的管路自动布局与综合优化技术

针对复杂产品中管路布局耗时长,返工率高的问题,提出一种基于工程规则的管路自动布局与综合优化方法。该方法采用运动规划算法对管路系统进行自动布局,在此基础之上通过模拟退火算法对管路布局方案进行优化。在布局完成后,综合考虑管路的可加工性,结构特性,强度特性等工程约束,采用一种基于一阶谓词的知识建模方法建立了管路布局知识库,在此基础上提出一种基于ASP推理机的管路系统自动评价技术,实现了管路布局的综合评价,并将评价结果反馈给设计人员进行布局方案的优化。以航空发动机液压管路系统为例进行了应用验证,证明了该方法的正确性。