基于Kriging模型的后优化近似研究

后优化分析技术定量地研究当优化参数发生变化时,相应的优化结果会发生怎样的改变。过去的研究多集中在对优化结果的敏感度分析(一阶近似),所得到的结果只在当前参数的微小扰动范围内有效。用Kriging模型进行优化结果的插值近似(相对于优化参数),从而可以提供整个参数空间中优化结果的全貌。用简单的算例与一阶近似、二次响应面近似进行了比较,同时为了解决临界约束集发生改变时,目标函数突变对Kriging模型近似精度带来的影响,提出一种分片插值方案,较大地提高了Kriging的近似精度。     

基于Kriging近似模型的车架轻量化优化

为了在减轻车架重量的同时尽可能提高其动、静态结构性能,以车架纵梁、横梁结构参数为设计变量,特别采用最优拉丁实验设计方法进行了样本数据设计,并运用Kriging方法构建了车架NVH、扭转刚度、弯曲刚度及车架质量等性能参数的多目标优化系统的近似模型,利用模糊多目标粒子群算法对近似模型进行了优化,得到了Pereto最优解集。结果表明,所建立的Kriging近似模型适合解决组合优化问题,在多个性能指标满足设计要求的同时,成功实现了车架结构的轻量化。     

基于Kriging近似模型的轨道主冷叶轮多目标遗传优化

为最大限度地减小叶轮质量,通过反求模型和网格密度精度的分析,对叶轮结构进行数值计算,并构造了拉丁超立方试验设计模型和Kriging近似模型,得到叶轮结构的采样空间和高精度的近似模型用来代替数值分析,提出了轨道轴流风机叶轮结构多目标遗传优化方法。采用该方法分析了主要技术参数对叶轮结构受力的灵敏性,并找出了对叶轮结构应力影响最大的参数。叶轮结构通过优化后,质量减小了31.7%,大大节省了材料的成本,最大应力值也由初始方案的21.5MPa变为16.5MPa,有效地提高了叶轮的力学性能。优化后通过滑环引电器和动静态应变测试系统对风机叶轮进行动静态试验,并设计了叶轮旋转机械的工艺工装和试验方案,试验结果与计算结果十分吻合,且动应力相对很小,因此,叶轮具有良好的力学和振动性能,在工程应用中具有较高的价值。     

基于Kriging近似模型的车身气动低阻低噪协同优化研究

本研究应用CFD仿真技术和Kriging近似模型方法,建立了车身造型因子与气动阻力和气动噪声之间的响应关系,并利用协同优化算法对两学科的耦合关系进行了协调优化,最后采用多岛遗传算法找到了最优解。结果表明,气动阻力值降低了1.81%,车侧前窗气动噪声降低了11.12%,实现了车身气动低阻低噪的协同优化。本研究采用协同优化算法探索了汽车气动阻力与噪声之间的耦合关系,为汽车的空气动力学外形设计及优化提供一种有效的方法。     

基于不确定性的车架单循环多目标优化

为了提高某半挂牵引车车架的力学性能并减轻重量,将不确定性方法引入车架优化中。基于车架有限元模型构建设计变量和不确定变量与目标函数之间的近似模型,用区间分析方法求解每一个目标函数的上下界,采用目标评价函数作为多目标优化问题的适应度值。采用加入精英保持策略和去除重复个体的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对车架应力和质量两目标进行优化。最后与不确定性多目标双层嵌套优化的结果进行比较,得出区间分析方法在满足力学性能和精度要求条件下,大大提高了计算效率,并使车架质量得到有效减小。     

随机激励下基于Kriging模型的车辆悬架多目标优化

为改善车辆行驶的舒适性并减小轮胎动载荷对道路的损伤,以某型客车为研究对象,建立多目标优化模型.在路面不平顺激励下,采用虚拟激励法求解车辆悬架随机振动响应,构建Kriging模型,并用求解多目标结构优化的中心法对车辆悬架参数进行优化.算例结果表明,虚拟激励法与Kriging模型相结合,能较好地求解车辆悬架优化问题,具有更好的效率和稳定性.     

基于近似模型的大排量摩托车悬架系统平顺性优化分析

针对某运动型大排量摩托车行驶平顺性问题提出一种优化方案.通过摩托车在C级路面上的仿真分析得到表征摩托车行驶平顺性的俯仰振动与垂向振动加速度,并将以上两个指标峰值作为目标响应,采用最优拉丁超立方抽样方法对悬架系统的相关参数进行灵敏度分析与近似建模,基于分析结果采用径向基函数神经网络近似模型进行多目标优化.结果 表明,优化...     

基于Kriging代理模型的结构形状优化方法

任何机械零件都是由结构尺寸和形状构成.通过常规设计手段,一般确定零件的整体结构尺寸,但大量局部的尺寸决定了零件形状.而零件的失效往往与零件形状是否合理密切相关.形状优化技术一般以有限元技术为基础,通过边界的迭代过程获得形状优化.文中结合试验设计技术和近似代理技术,利用少量样本点建立高精度分析模型,代替原有零件模型,在代理模型上寻找符合约束条件的结构参数,从而获得零件的形状优化.首先阐述了该优化方法的设计思想和理论基础,最后以六角钢盘的结构优化为例说明了该方法的具体应用过程.     

Kriging模型并行加点策略的多目标优化方法

针对复杂机械装备多学科多目标优化设计成本高、周期长等问题,提出一种近似模型与并行加点策略相结合的多目标优化方法。基于Kriging模型,将添加更新样本点定义为同时考虑Pareto最优解和预测误差的动态多目标优化问题,应用改进NSGA-II优化算法和极大极小距离准则,确定最优的并行更新样本点,在提高Kriging模型精度的同时实现多目标优化。测试函数验证和实例结果表明,该方法可有效提高复杂系统多目标优化效率,同时获得收敛性和分散性俱佳的Pareto最优解。     

基于Kriging模型的发动机罩多目标优化设计

为提高轿车CNCAP行人保护性能,应用拓扑优化方法对某款轿车的发动机罩内板进行结构改进,以达到降低行人头部损伤值的目的。先以发动机罩内板、外板、加强板及铰链的壁厚为设计变量,采用最优拉丁方法生成样本数据,通过仿真分析,构建了关于发动机罩质量、头部损伤值及模态的Kriging近似模型;然后利用NSGA-Ⅱ（非劣分层遗传算法）多目标进化算法寻优求解。结果表明：改进后的发动机罩不仅安全性和防振性得到改善,而且质量减小,模态值提高,实现了安全、防振及轻量化的设计目标。     

某微型电动汽车前悬架系统性能分析与优化研究

应用多体系统动力学软件ADAMS/Car建立某微型电动汽车前悬架仿真模型,并进行悬架性能分析研究。针对主销内倾角、前束角、磨胎半径随车轮跳动变化不理想的现象,应用ADAMS_Insight模块进行仿真模型的灵敏度试验分析,选定对前悬架运动特性灵敏度影响较大硬点坐标,采用DOE Response Surface控制策略拟合车轮定位参数及磨胎半径的二次响应面函数,结合MATLAB遗传算法工具箱进行硬点坐标优化。结果表明,ADAMS和MATLAB遗传算法工具箱在悬架定位参数优化中的联合应用,可使前悬架具有较理想的运动特性。     

汽车前悬结构件耐久性分析及优化

为了准确预测汽车前悬结构件的耐久性,建立了前悬系统有限元模型,采用路试实测载荷的极限值对有限元模型加载进行强度分析,采用路试实测动态载荷对前悬系统有限元模型进行疲劳分析。强度分析结果表明整车在过坑工况下前悬筒壁的最大应力位置和应力值都与试验完全吻合;疲劳分析结果也表明弯曲处疲劳损伤严重。以上分析证明了采用前悬系统有限元的强度分析和疲劳分析能够有效预测前悬结构件的耐久性。在前期没有实测载荷的情况下,采用相关路谱载荷的极限值进行强度计算能够有效预测出耐久性问题。通过对前悬臂筒设计优化,发现提升材料性能比增加壁厚效果更明显,减小衬套刚度会引起减小载荷,但作用有限。     

基于拓扑优化和Kriging模型的前中盾结构轻量化设计

前中盾是盾构机的重要部件,其结构尺寸大、服役环境复杂,因此,在保证结构强度的前提下进行轻量化设计至关重要。针对某型号泥水平衡盾构机的前中盾,通过拓扑优化和尺寸优化实现轻量化。对现有前中盾结构进行拓扑优化设计,并根据拓扑优化结果进行二次设计;针对二次设计后的前中盾结构,构建尺寸优化模型,利用正交试验和方差分析筛选出对性能响应(前中盾质量、最大变形和最大应力)影响较大的结构参数作为设计变量,并通过最优拉丁超立方采样和有限元分析获得45组样本点,由此构建设计变量-性能响应隐式关系的Kriging代理模型;通过序列二次规划算法对前中盾尺寸优化模型进行求解获得最优的尺寸参数组合。验证结果表明,前中盾经过拓扑优化和尺寸优化后,质量减小约30 t,降幅达3.1%。     

基于Kriging模型的微夹持器优化设计

为了综合平衡一种新型微夹持器的张合量、夹持力灵敏度与快速响应,提出一种Kriging模型的优化方法。采用拉丁超立方抽样方法确定试验点,采用ANSYS计算各试验点对应的响应值。进行相关性分析以确定对性能影响较大的结构参数,并将其作为优化设计变量。采用Kriging理论建立能反映性能指标与设计变量之间关系的非线性模型,并建立多目标优化模型。比较分析优化前与优化后的各性能指标可知,放大倍数增大了7.4%,固有频率增大了16.46%,输出刚度增大了9.84%,最大应力减小了5.75%,说明所提出的性能优化方法有效。     

基于MATLAB的轿车悬架系统模型简化

悬架系统是汽车系统中非常重要的一部分,它在汽车行驶平顺性和操作稳定性方面起着至关重要的作用。通过对轿车悬架模型的简化,得出独立悬架传递函数。为验证传递函数的正确性以及模型简化的合理性,在参数取值范围内,任意选取一组参数值,应用MATLAB中M 函数进行测试。测试结果证明,该传递函数正确,该模型合理,可作为今后研制、开发轿车悬架系统的一种测试、检验模型。     

基于ADAMS的某SUV前悬架仿真分析及优化

为改善某款小型SUV汽车前悬架运动特性,通过测量前麦弗逊式悬架的关键硬点坐标参数,并运用CCD式四轮定位仪对初始车轮定位参数进行测定,从而在ADAMS/Car中建立了其多体动力学模型。对其完成了双轮同向激励仿真试验以及设计合理性分析,运用主要目标法针对主销内倾角确定了其六个主要影响因素并对横摆臂球铰中心点的y、z坐标参数进行了优化处理,使其得到明显改善,同时致使前轮前束角也得到了一定优化。结果表明,该悬架仿真分析及优化方法能够高效地提高悬架系统的整体性能表现。     

基于Kriging模型的调心滚子轴承优化设计

为了提高调心滚子轴承的综合性能,对其结构参数进行分析和优化设计.首先,建立满足精度要求的轴承单个滚子静力学模型.然后,选取接触角、滚子半径、滚子长度和滚子轮廓半径作为设计变量,以接触应力最小、切应力最小和质量最小为目标函数,考虑几何结构的约束,采用最优空间填充设计(OSF)进行试验设计.基于试验设计的结果,采用Krig...     

基于ADAMS的双横臂前悬架的虚拟设计及优化

基于ADAMS软件对某双横臂前悬架进行了虚拟建模和运动学仿真分析,分析了前轮定位参数及车轮侧向滑移量随车轮上下跳动时的变化规律,评价了悬架数据的合理性;以车轮侧向滑移量和四个车轮定位参数为设计目标对悬架的结构关键点进行了优化分析,使该悬架的运动学特性更符合理想设计值,提高了产品的开发质量。     

基于ADAMS的汽车前悬架动力学仿真及优化

针对某型轿车麦弗逊前悬架在实际中定位参数变化幅度过大的问题,提出了基于ADAMS/Car的麦弗逊前悬架参数模型。通过对运动学参数、质量特性参数、力学特性参数和外界参数分析,建立了悬架系统仿真精确模型,并选取双侧车轮同向跳动工况进行仿真。同时,分析了车轮上下跳动过程中该悬架定位参数的变化规律以及对悬架性能的影响,得出了该悬架参数的合理性及存在的不足。对此,进行悬架参数优化,解决了实际中存在的缺陷,改善了悬架系统性能。