应用响应面法的电机支架多目标优化设计

针对汽车电机支架在增大载荷力条件下的结构优化问题,利用响应面法和多目标优化算法相结合,对电机支架进行有限元分析和多目标结构优化设计.以应力值和支架质量为优化目标,通过表面中心复合实验设计和响应面方法构建响应面模型,并在此基础上应用Hammersley筛选法对其进行多目标优化求解.优化结果表明在载荷力增大8.3％的情况下,优化后电机支架的最大应力降低9.7％,质量降低3％,满足预期结构优化目标.     

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。     

刮板输送机链轮结构优化设计

基于链环受力变形后的包络面和中心线,提出两种链轮优化设计方法,给出具体实现流程,针对具体工况对链轮进行优化。结果表明,优化后的链轮在相同载荷条件下最大应变明显减小,最大应变区域位于链窝中心,应变分布趋向均匀化,受力特性明显改善;对两种优化方法进行对比分析,工程应用中建议采用提取链环受力变形后的包络面作为链轮链窝曲面的优化方法;不能循环利用该方法对链轮进行优化,提取优化后模型的分析结果,再次重构链轮链窝,其力学特性不会进一步改善。     

基于ANSYS的轮廓测量装置支架优化设计

为提高轮廓测量装置支架的精度,有效防止支架变形,提出以降低支架最大变形和最大应力为目标的多目标优化设计方法。利用有限元软件ANSYS对支架进行静态特性分析,基于静态分析的结果,结合中心复合试验设计方法进行响应面建模,采用多目标遗传算法对响应面模型进行优化,从而获得Pareto最优解集。优化后支架最大变形和最大应力分别减少了38%和21%,表明所提方法具有一定的工程实用性。     

叶片砂带磨抛装置关键零件的结构优化设计

针对叶片砂带磨抛装置的关键零件——机架和主动柔顺装置支架,以关键零件的静动态特性为优化目标,结合拓扑优化和多目标优化进行了结构优化设计。首先,根据磨抛装置各机构的安装需求初步设计机架模型,利用拓扑优化的轻量化特性设计改良的机架结构;然后,将磨抛装置关键零件的装配体作为优化对象,结合均匀设计法、灵敏度分析和响应面法建立其静动态特性与对其有显著影响的结构特征之间的二阶响应面模型;最后,以关键零件的静动态特性为优化目标,基于二阶响应面模型和NSGA-II(算法),对磨抛装置机架和主动柔顺装置支架的结构参数进行多目标优化。结果表明,拓扑优化可以获得磨抛装置较好的机架设计结构,多目标优化可进一步优化磨抛装置关键零件的结构特征,减少磨抛装置后续的优化迭代过程。     

LNG车载气瓶支架的轻量化设计

以某半挂车储气瓶支架作为研究对象,使用有限元仿真软件对其开展了刚度及强度计算,并根据计算结果运用变密度法对支架结构进行了拓扑优化,最终根据拓扑最佳优化结果建立了新的支架模型并二次分析验证其有效性。在此基础上,以各杆件壁厚作为设计变量,以最小质量、强度、刚度为目标条件,运用响应面法筛选出支架各杆最优厚度组合。优化后的模型相比原模型最大应力、最大变形量及质量都有所减少,表明拓扑优化结合尺寸优化组合是一种非常有效的轻量化优化方法。     

基于Kriging模型和MOGA的轮胎成型机辊压支架的轻量化研究

以轮胎成型机辊压支架为研究对象,提出一种结合Kriging模型和多目标遗传算法(Multi Objective Genetic Algorithm, MOGA)的轻量化优化方法。首先对辊压支架进行静态特性分析,对比稀疏网格模型和Kriging模型的计算精度及收敛情况,得出Kriging模型的收敛效果更好;以辊压支架质量为优化目标,以应力和变形为约束条件建立优化数学模型,运用最优空间填充(Optimal Space Filling, OSF)设计抽样方法获得初始样本点,使用Kriging模型建立响应面;最后使用MOGA搜索全局最优解,分析应力、变形和质量的优化过程。与原模型相比,优化后的辊压支架质量减轻了4.96%,该方法可为轮胎成型机其他零/部件轻量化优化设计提供参考。     

冠状动脉支架轴向缩短力学性能优化设计研究

优秀的轴向缩短性能即低的轴向缩短率已经成为新一代冠脉支架所应拥有的很重要的一个特征。针对支架结构优化设计的复杂性,提出综合应用径向基函数神经网络(RBFNN)和遗传算法(GA)优化支架的轴向缩短性能。结合有限元模拟技术和径向基函数神经网络的方法,建立了轴向缩短率和支架结构设计参数之间的非线性映射模型。把映射模型作为目标函数,应用遗传算法进行优化,使得支架的轴向缩短率达到最小,从而形成一套适应性很强的高效优化方法。结果表明,该方法能够取得高精度的响应面近似模型,并且使支架缩短性优化计算耗时大为减少,优化效率大大提高。     

基于拓扑优化方法的方程式赛车链轮轻量化设计

为了得到轻量化的方程式赛车链轮,将拓扑优化方法引入到链轮结构设计中,构建了轻量化优化设计的数学模型,并对链轮初始设计几何模型进行了3次减重的结构优化,得到质量减少49. 59%的链轮;最后,对优化后的模型进行了强度、安全系数和寿命的仿真校核与样件的加工制造,并装配集成到赛车上进行了物理实验。结果表明,优化设计的链轮满足工作要求。     

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。     

微小卫星星敏感器支架的优化设计与试验

针对卫星结构中星敏感器支架在随机激励下加速度响应均方根(RMS)值过大的问题,提出了星敏感器支架优化设计方法。简述了星敏感器安装点随机响应的基本理论,对卫星结构进行了模态和加速度响应灵敏度分析。以星敏感器安装点RMS值最小为目标,以基频和体积分数为约束,建立了星敏感器支架随机响应优化模型,并对支架进行了拓扑优化设计。最后,利用MSC.PATRANNASTRAN对优化处理后的支架模型进行了工程分析。结果显示:星敏感器安装点随机响应RMS值降低了20%以上,支架结构轻量化率达到了50%。另外,利用振动试验台对支架进行了振动试验。实验显示:有限元分析结果与试验数据相对误差低于15%,表明设计的支架的性能参数满足设计指标,验证了所采用优化方法的可行性。     

改进响应面法在身管可靠性优化中的应用

以某速射武器的身管为研究对象,对其烧蚀寿命进行可靠性优化设计,采用改进的响应面模型作为身管烧蚀寿命代理模型。结合遗传算法和高斯牛顿法进行响应面公式参数的拟合。首先用遗传算法求出参数初值,然后高斯牛顿法从这组初值出发迭代搜索响应面模型参数的最优解,最后以得到的响应面模型作为身管烧蚀寿命优化的功能函数进行可靠性优化。该方法充分利用了遗传算法善于进行全局搜索和高斯牛顿法精确的局部寻优能力的优点。结果表明,该方法得出的响应面模型的精度较高,以响应面模型代替有限元模型进行可靠性优化更为方便快捷。     

响应面法与遗传算法相结合的注塑工艺优化

应用田口方法进行试验设计,应用计算机辅助工程技术对注塑成形过程进行了分析,建立了注塑成形工艺参数与翘曲度关系的代理模型——响应面模型,对模型进行了验证研究,将响应面法与遗传算法相结合进行了注塑工艺参数优化。结果表明,响应面模型是准确可靠的,将响应面法和遗传算法相结合,可有效提高运算速度和优化效率。     

基于变复杂度近似模型的汽车安全性和轻量化优化

针对汽车安全性优化过程中考虑冲压效应的计算复杂性特点,采用最优拉丁方实验设计,利用较少样本点数据在传统模型和高精度模型间建立一个差值补偿响应面模型,再通过传统模型和差值补偿响应面模型构造新的实验样本点,在此基础上建立Kriging响应面模型,应用多目标粒子群优化算法对此响应面模型进行优化求解,进行了整车正面碰撞和轻量化多目标优化设计。结果表明,该方法能够在保证响应面精度的前提下,快速收敛于优化解。     

刮板输送机链传动系统的优化

从内在原因与外在原因两方面分析了刮板输送机的常见故障及原因,采用仿真手段确定链轮优化的方向,根据仿真结构提出有效优化措施,包括降低链轮磨损和优化链轮尺寸,并对优化效果进行了验证。通过验证,表明上述优化措施有效。     

基于双响应面法的行星齿轮机构稳健设计研究

双响应面法是通过试验设计分别构造响应面均值和方差的近似模型,并通过该模型进行优化的一种稳健设计方法.文中对双响应面法中的实验设计、响应面模型的建立等内容进行了分析研究,并将此方法应用于行星齿轮机构设计中,建立了基于中心组合试验的行星齿轮机构稳健设计模型.与传统优化方法相比,该方法提高了设计的稳健性.     

复合材料加筋结构的神经网络响应面优化设计

针对复合材料加筋结构优化设计的复杂性,提出利用人工神经网络结构近似分析响应面来反映结构设计输入与结构响应输出的全局映射关系的优化方法。通过正交试验设计选取合适的结构有限元分析样本点,进行神经网络响应面的构建和训练;将神经网络响应面作为目标函数或者约束条件,汇同其他常规约束条件完成优化模型的建立,并应用遗传算法(GA)进行优化,从而形成一套适应性强的的高效优化方法。以复合材料翼身融合体帽型加筋板的质量优化为实例,建立加筋板模型的重量响应面目标函数、强度和翘曲稳定性响应面约束条件;通过PATRAN/NASTRAN有限元软件进行有限元计算,获取用于响应面训练的样本点数值。算例结果表明,该方法能以很少的有限元分析次数取得高精度的响应面近似模型,并且使优化计算耗时大为减少,优化效率大大提高。     

基于响应面法的汽车车架耐撞性优化

利用响应面法对非承载式车身的前车架进行零件厚度的优化,在限制加速度最大峰值及总质量的情况下最大化吸收动能。针对零件数目较多的情况,采用两步构造响应面进行变量筛选、优化的方法,首先对所有零件构造较为粗糙的响应面模型,用以筛选出关键零件及非关键零件;然后对关键零件构造较为精细的响应面,在此基础上对其进行尺寸优化。对加速度采用径向基函数(radial based function,RBF)响应面,有效提高响应面的精度。采用正交设计和均匀设计的方法选取试验点,能用较少的试验点构造出满足要求的响应面。结果表明,该方法对汽车车架的耐撞性能优化具有明显的效果,同时计算代价较低。     

压气机叶型气动优化设计研究

以clark-y叶型为研究对象,选择其升阻比作为优化目标函数,采用响应面优化设计方法对其进行优化设计.首先用B样条曲线结合响应面优化方法对clark-y原始叶型进行拟合;然后利用均匀实验设计方法建立计算实验样本点分布表,用商用软件进行各样本点的CFD计算,最后建立响应面优化模型,对其进行优化设计,得到了升阻比比原始叶型升阻比高22%的优化叶型.