基于代理模型的空投装备气囊缓冲系统多目标优化

基于有限元法和控制体积法建立装备-气囊系统有限元模型,并采用试验数据对模型进行验证。复杂气囊系统着陆缓冲过程仿真计算资源消耗大,难以应用传统迭代方法进行参数优化。为克服这些问题,结合扩展拉丁超立方设计,以最大着陆冲击加速度和最大翻转角度为响应,采用径向基函数构建代理模型。在代理模型基础上,利用多目标遗传算法对主气囊高度、横向宽度及排气孔面积等气囊缓冲系统参数进行了多目标优化。优化结果表明:优化后最大冲击加速度减小了15.5%,最大翻转角度减小了70.3%,缓冲性能与横向稳定性均有所提高。     

基于疲劳寿命的旋翼气动弹性多目标优化研究

基于Hamilton原理基础上推导了旋翼桨叶有限元动力学模型和疲劳寿命计算模型。以动力学特性的固有频率,自转惯量为约束,以剖面特性参数的挥、摆、扭刚度及桨叶线性密度为设计变量,进行最小质量及最大疲劳寿命的多目标优化。采用满足溢出分析的优化算法（Satisficing Trade-off Analysis）。结果在满足各约束条件下,实现旋翼桨叶质量减少7.27％,疲劳寿命循环次数由3.98 108次到4.73 108次,寿命提高了18.7%,优化效果明显。     

基于多工况并行任务的摩托车悬架参数多目标优化

应用摩托车动力学软件BikeSim建立了人-车系统仿真模型,对加速/制动工况下的车身俯仰角和B级路面工况下等速行驶的整车平顺性分别进行了仿真;以加速/制动工况下的俯仰角最大值和等速B级路面工况下的车身垂向、俯仰振动加速度均方根值为优化目标,以悬架特性参数为设计变量,采用iSIGHT集成BikeSim和MATLAB建立两种工况的并行计算任务,对摩托车悬架系统进行了多目标优化,根据Pareto前沿提出了一种确定目标权重的方法,得到了最优解。优化前后结果对比表明：加速/制动俯仰角和平顺性均有改善。     

基于复合优化方法立式数控加工中心的多目标优化设计

为实现加工中心动静态性能不低于优化前性能,达到整机重量最轻的要求,本文提出了一种复合优化方法来研究多变量、多约束和多目标的数控加工中心优化设计。采用有限元分析和实验模态测试方法分析各大件动态性能,并验证了有限元模型的精确性。然后以该有限元模型为基础进行静态分析,得出各大件的最大变形及应力等。以柔度为目标,采用变密度法拓扑优化设计立柱结构的外形框架;以固有频率为目标,基于元结构的可适应性动态优化方法设计加工中心的筋板结构;以固有频率和质量为目标,基于响应面法的尺寸优化确定各结构的最优尺寸。最后将优化后的各大件进行整机装配,分析校核整机动静态性能。分析结果表明,优化后的整机在保证加工中心动静态性能的条件下,整机质量从12749kg减少到12127kg,减重达到4.9%,达到了整机的优化设计要求,说明该方法具有较高的精度和较强的工程实用性。     

星载天线反射面传感器多目标优化部署方案

传感器数量和位置的优化部署,是实现大型星载天线在轨获取高精度模态参数亟待解决的关键技术。为克服以往研究中采用单一优化准则所带来的局限性和片面性,设计观测信息正交性最大和能量最大的双优化准则,引入NSGA-II算法进行多目标传感器优化部署求解。考虑到该算法仅适合连续性优化变量,存在收敛速度及多样性保持方面的不足,对其在编码方式和遗传算子设计两方面进行改进,并给出所有指标权重组合且分布均匀的Pareto最优解集。设计四种优化方案,进行仿真比较可得：基于改进NSGA-II算法的星载天线传感器多目标优化部署方案,较其他三种方案在性能指标上最优,且该方案更加符合实际工程的多指标优化设计要求,保证优化结果具有更高的灵活性和适应性。     

多层吸声材料吸声系数的理论计算

目前由穿孔板和空腔以及多孔吸声材料组成的多层吸声材料的吸声系数还没有理论方法求解,本文提出了一种多层吸声材料吸声系数的理论解法。首先,对于由穿孔板和空腔或穿孔板和吸声材料组成的多层吸声材料,用等效声电类比图求出声阻抗,从而求得吸声系数;然后,对由穿孔板和空腔以及吸声材料组成的多层吸声材料,利用递推方法求得声阻抗,从而求得吸声系数。最后,对由不同层材料组成的多层吸声材料的吸声系数进行了理论计算,并与实验结果进行了对比,结果表明：用该方法理论计算多层吸声材料的吸声系数是可行的。     

爆炸驱动多层球形破片初速场分析

为准确计算多层球形破片在爆炸驱动下的初速场,通过对装药结构的等效分析,基于Gurney假定和相邻层颗粒之间力和力的波动量等概率传递假定,忽略排列方式引起的孔隙率变化,应用动量和能量守恒建立了破片初速场的理论计算模型。该模型反映了炸药参数和破片的密度、层数和直径等因素对破片初速的影响;针对典型的爆炸驱动前向多层破片模型,用LS-DYNA3D非线性有限元程序对多层钨球破片的爆炸驱动过程进行数值模拟,开展了相关验证试验并分析了理论计算值与试验误差产生的原因,分析讨论了不同球形破片直径和不同破片层数下破片初速的变化情况。结果表明:理论计算值与数值模拟及试验结果吻合较好;随着相同直径破片层数的增大,破片初速减小,相邻层间破片的速度差值更大;层数相同时,随着破片直径的减小,破片初速增大,但相邻层数破片的速度差值更小。     

高速凸轮NURBS廓线改进人工鱼群多目标动力学优化

为改善高速凸轮机构动力学性能,首先采用非均匀有理B样条（NURBS）重构凸轮廓线,建立高速凸轮单自由度弹性动力学模型,进行高速凸轮机构多目标动力学优化设计。然后利用改进人工鱼群算法求解该模型,获取系统Pareto最优解从而得到优化后的NURBS廓线。最后,分析和比较高速凸轮机构在NURBS和修正正弦两种廓线下的动力学响应。结果表明：改进人工鱼群算法可以有效解决多目标优化问题,优化后NURBS廓线运动学特性与修正正弦廓线相差不大,在一定程度上降低了高速凸轮机构的残余振动幅值,提高了高速凸轮机构的定位精度和动力性能,减少了振动和冲击的噪声。     

圆柜内机缓冲衬垫多目标优化设计

目的 基于有限元软件研究圆柜内机包装件静态载荷下的力学特性,并进行多目标优化设计。方法 利用CREO建立三维模型、ANSYS Workbench建立有限元模型,对圆柜内机包装件进行静力学分析。以上缓冲衬垫的5条筋条厚度和2侧壁厚作为设计变量,以上缓冲衬垫的质量、包装件的最大变形量和最大等效应力作为目标函数建立优化模型。基于OSF试验设计方法和Kriging模型,采用多目标遗传算法进行多目标优化设计。结果 优化前的包装件最大变形量为1.511 3 mm,最大等效应力为0.327 6 MPa。优化后包装件的筋条和侧壁厚度显著降低,上缓冲衬垫质量减少了27%,整体强度无显著降低。结论 建立的多目标优化设计方法合理且Kriging模型精度较高,在保证缓冲防护效果的基础上,实现了轻量化设计,降低了包装成本。     

基于免疫遗传计算的零件多目标优化

由生物引发的信息处理系统可分为:人工神经网络、进化计算和人工免疫系统(AIS)。其中神经网络和进化计算已被广泛用于各领域,而AIS则由于其复杂性较少应用。笔者将免疫算法与遗传计算结合,研制了一个基于免疫遗传计算的优化设计系统(Immune ＆ Genetic Algorithm based Design SupportSystem-IGBODS)。IGBODS用于零件的优化设计,避免了遗传算法搜索效率低,过早收敛和不能很好保持个体的多样性等问题,具有很大的优越性。     

乘用车声学包设计开发与优化技术研究

声学包对车内噪声水平及声学环境有着重要的作用,在很多情况下,国产汽车声学包开发都是基于标杆车型的直接逆向,或凭借以往经验的简单开发。但更有价值的方法是在设计早期阶段就具备开发声学包部件的能力,即根据整车级目标定义对声学包部件进行开发和优化。以对某乘用车的声学包开发和优化过程为例,详细说明了乘用车声学包开发优化过程中的主要步骤与关键技术,旨在为声学包开发设计提供指导和参考依据。基于此,在乘用车早期设计阶段即可评估不同声学包方案的优劣,及其对车内噪声水平及声品质的影响,以指导内饰件的设计优化;同时,在满足声学包目标要求的基础上,对声学包方案进行优化,以满足成本和质量的优化控制。     

水下目标吸声材料和结构的研究

全面了解和掌握水下吸声材料及结构在应用频率范围内其不同温度、压力等环境下的声学性能,对于水下目标结构的声隐身设计具有重要意义.结合近年来水下目标吸声材料和结构的应用及研究,从材料声学设计的角度,讨论了水下吸声材料的声学特性和研究进展.还对水下吸声结构的形式、吸声机理和应用情况进行了归纳和评述.最后预测了水下目标吸声材料和结构的发展趋势.     

高效纤维-石膏功能复合吸声材料的研制

以高强石膏为胶凝材料,内掺玻璃纤维,制备出一种新型多孔吸声材料.实验发现,孔隙率、平均孔径大小、玻璃纤维含量、发气剂含量对材料吸声性能有显著影响.采用驻波管法测试材料的吸声系数.结果表明材料的平均吸声系数和降噪系数分别达0.58和0.60,且材料的中低频吸声性能优良.     

蜂窝微穿孔吸声体的宽频吸声性能优化设计

针对蜂窝微穿孔吸声体结构,利用粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法优化吸声体结构的吸声性能.以三蜂窝芯的蜂窝微穿孔吸声体结构中微穿孔板的孔径、穿孔率和背腔深度为优化设计变量,以吸声体的吸声系数和吸声频带为优化目标,得到吸声体宽频范围吸声时的优化结构参数.将三参数优化、两参数优...     

在管道消声系统中水雾吸声的实验研究

关于水雾对声波的吸收作用,前人已做了大量的研究工作。研究的目的是如何将水雾对声波的吸收这一现象应用到管道消声中来,并通过搭建实验平台验证其可行性。实验中水雾的产生是通过5个超声换能器来实现,且其雾化量的大小可通过改变电压来控制。实验方法是采用传递损失法,即验证水雾的存在与否对声波是否具有吸收作用。实验的结果表明在雾柱长度1m左右,对频率为200Hz以上的声波具有吸收作用,且频率越高,吸收越强烈。鉴于实验结果的良好性,以及雾化量的可控性,实验的方法可望推广到管道的主动噪声控制中。     

丁基橡胶复合材料薄片吸声性能研究

以1mm厚IIR薄片为基体,研究了其中炭黑、中空玻璃微珠、铝粉含量对材料吸声性能的影响情况.研究表明,1mm厚IIR薄片的第一吸声频带为3150～5000Hz,吸收峰频率为4000Hz,吸声效果以中空玻璃微珠最好,炭黑次之;当玻璃微珠/IIR=0.5时,材料出现第二个吸收频带2000～3000Hz,第二吸收峰频率为2500Hz,在频率为2500Hz处其最高吸声系数达0.15;当铝粉/IIR=(0.5～1.0)时, 随着铝粉含量的增加,复合材料的第一吸收频带逐渐向低频移动.在玻璃微珠/IIR、铝粉/IIR材料中加入金属网,可以有效地强化复合材料的低频吸声效果.     

椭圆柱空腔吸声覆盖层的声学特性

采用波导有限元方法（WFEM）分析了共振腔型吸声覆盖层内轴向波的传播和损耗特性,以椭圆柱空腔吸声层为例,在保持穿孔系数不变的前提下,分别从轴向波传播和波型转换的角度分析了空腔形状改变吸声覆盖层声学特性的机理。在此基础上,结合波导有限元方法和传递矩阵（TM）建立了变截面空腔吸声覆盖层的分析模型,以圆台空腔吸声层为例,与二维解析方法对比验证了WFEM-TM方法的正确性,并讨论了椭圆台空腔吸声层的声学特性。     

扁平形聚酯纤维Delany-Bazley吸声模型的优化方法

作为经典吸声系数预测模型,Delany-Bazley(DB)模型在纤维材料吸声预测方面一直有着较好的应用与口碑。但对于异形截面聚酯纤维的吸声性能预测,DB模型预测效果却不尽如人意。针对DB模型中对吸声系数预测起重要影响的八个无量纲的常数,以扁平截面聚酯纤维材料为研究对象,通过实际测量纤维材料的流阻数据对DB模型中的常数进行拟合,得到扁平截面聚酯纤维材料的优化吸声模型并开展实验验证。研究结果表明,优化后的DB模型能较精确地分别预测异形截面纤维材料的吸声系数。预测数据和实验数据的误差率由原来的36.64%降低到9.16%,精确度相对提高了75.00%左右。     

Optimization of double‐layer absorbers on constrained sound absorption system by using genetic algorithm

As investigated by the Occupational Safety and Health Act (OSHA) in 1970, noise is highly responsible for the psychological and physiological ills to workers. Therefore, the noise control for an enclosed system with high echo effect becomes essential. Besides, the thickness of adopted sound absorber is occasionally constrained for maintenance, the interest in minimizing the noise under space constraint is then arising. In this paper, the shape optimization of double‐layer absorber together with genetic algorithm (GA) is presented. Before optimization, one example is tested and compared with the experimental data for accuracy check of mathematical model. Thereafter, a simple optimal program in dealing with pure tone noise of 350 Hz has been pre‐run to verify the correctness of genetic algorithm before the design in full band noise being performed. Results show that both the accuracy of mathematical model and the correctness of GA method are acceptable. Consequently, this study may provide a novel scheme with GA in solving the shape optimization of sound absorber on the constrained sound absorption system. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

纤维截面形状对聚酯纤维材料吸声性能的影响研究

为探讨聚酯纤维截面形状对吸声性能的影响,通过热压法制备了4种不同纤维截面形状的聚酯纤维板,利用阻抗管对4种聚酯纤维板在80~6 300 Hz频率范围内的吸声性能进行测试。根据流阻率模型和声阻抗模型对材料吸声性能进行预测,并将该模型的计算结果与测试结果进行比较。结果表明：扁平截面的聚酯纤维材料的吸声性能最佳,平均吸声系数达到0.404;对于聚酯纤维材料的吸声系数与模型的计算值,圆形截面聚酯纤维材料吻合较好（全频段误差率为2.036%）,异形截面聚酯纤维材料的误差较大。