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.     

基于响应面法的某防护结构优化设计

为提高某防护型驾驶室底部类V形防护结构对爆炸冲击波的防护性能,利用尺寸优化和形状优化相结合的设计方法,进行了防护结构的优化设计。首先通过拉丁超立方试验设计建立了中心防护板最大位移和模型总质量的高精度响应面;再综合考虑板件厚度和边界形状的变化范围以及安全性和轻量化要求,运用可行方向优化算法对建立的响应面进行了求解计算,得到了一组最优值。结果表明优化后防护结构的防护性能得到了显著提升,为更多防护结构的设计提供了参考依据。     

柔性制造系统稳健性优化配置研究

为将稳健设计引入到柔性制造系统的优化配置中,提出了一种可实现柔性制造系统稳健性优化配置的集成设计方法。该方法结合实验设计、仿真实验和数据分析,拟合出系统的响应曲面模型。通过对模型的优化处理,实现柔性制造系统稳健性优化配置。针对一个工程实例,给出了这种集成设计方法的具体实现过程。结果表明这种方法是有效可行的,对于复杂系统的稳健设计具有一定的适用性。     

基于双响应面模型的6σ稳健设计

双响应面法是通过试验设计分别构造响应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。文中对实验设计方法、响应曲面模型建立以及优化策略等进行分析。为实现质量管理与产品设计的协调，将质量工程中的6σ理念与双响应面法相结合，提出基于双响应面模型的6σ稳健优化设计方法。与传统优化方法相比，该方法不仅提高了优化效率，而且提高了设计的可靠性和稳健性。将其应用于结构优化设计和金属板料的拉深成形优化设计，均获得良好的结果。     

基于响应面法的数控机床主轴系统热特性有限元模型修正

提出一种运用响应面法建立数控机床主轴系统有限元热特性分析的近似模型的数值方法。将主轴系统热特性温度误差与热载荷参数之间的隐性关系用显示函数近似表达出来,代替原有的有限元模型。在此基础上对有限元模型进行优化修正,提高原有限元模型的准确度。对数控螺纹磨床主轴系统有限元模型修正的结果表明:基于近似模型的主轴系统有限元模型的热载荷修正方法可以减少有限元分析的计算误差,提高有限元模型修正的效率,热特性分析有限元模型修正结果精度较高。     

光伏板清扫机器人支撑架轻量化优化设计

以光伏板清扫机器人支撑架为例提出了1种基于拓扑优化与响应面法相结合的轻量化设计方法。对支撑架受力进行有限元分析并对模型拓扑优化;然后利用Box-Behnken设计实验得到7个设计变量的数值模拟样点,通过响应面方法进行2次回归拟合得到响应面模型;最后,利用非支配多目标遗传算法对近似模型进行了迭代优化计算,得到Pareto最优解集。结果表明:轻量化优化后的支撑架的质量减轻了24.6%,应力下降了1.007 MPa。     

基于响应曲面法的油气润滑特性实验优化

在油气润滑系统特性的优化实验中,供气压力与供油量是影响轴瓦润滑性能的主要因素,轴瓦的温度变化值、腔体温度变化值和摩擦因数是评价轴瓦润滑效果的常用指标。采用中心复合设计方法,建立可以预测轴瓦润滑效果的多元回归模型,并验证该预测模型的有效性。利用响应曲面法分别建立供气压力和供油量与轴瓦体温升、轴瓦腔体温升以及摩擦因数之间关系的响应曲面与等高线图,得到供气压力和供油量之间的交互作用对轴瓦润滑效果影响显著的结论。利用数值分析软件Design-Expert对预测模型求解极值,得出最优润滑系统参数。     

汽车前纵梁碰撞吸能特性的优化设计

为了使汽车前纵梁在碰撞过程中能够吸收更多的能量,针对前纵梁的不同断面形状、板厚、焊点间距和焊点直径等设计参数,建立了前纵梁碰撞的有限元分析模型,并利用有限元软件LS-DYNA和响应曲面优化算法,进行了碰撞模拟仿真和优化设计。结果表明,优化后的前纵梁的碰撞吸能特性得到了显著的提高。     

星点设计-效应面优化法在处方筛选和优化中的应用

介绍了星点设计-效应面优化法的基本原理和操作步骤,综述了该方法在处方筛选和优化中的实际应用,并分析了星点设计-效应面优化法与其他数据处理方法结合的设计试验,证明了其拥有很高的推广价值。     

基于响应曲面法的表面粗糙度预测模型的建立与切削参数的优选

文中通过试验设计的方法研究了高速精加工中切削参数的选择对表面粗糙度的影响.采用响应曲面法建立表面粗糙度的响应模型,分析了切削速度、进给量、背吃刀量对表面粗糙度的影响以及切削参数的优选.结果显示背吃刀量对表面粗糙度的影响最为显著,进给量次之,切削速度影响最小.在表面粗糙度选定的情况下,优先选择背吃刀量可以提高加工效率.     

基于响应面法的单点增量成形过程变形能优化

单点增量成形过程中的变形能对加工成本控制及工具头与材料之间的热效应和摩擦效应有直接影响。以典型圆锥形制件为研究对象,采用BBD实验方法,设计四因素三水平实验方案,利用响应面法研究工具头直径d、层间距Z、板厚t和成形角α对变形能的影响,并得到变形能的多元二次预测模型,最后以变形能最小为目标对该模型进行优化。实验结果表明：板厚对变形能的线性影响最显著,随着板厚的增大变形能增大,工具头直径越大所需变形能越大,成形角增大时所需的变形能增大;变形能最小的工艺参数组合是工具头直径4.0mm、层间距0.95mm、板厚0.57mm、成形角45°。     

星点设计—效应面优化法在中药提取中的应用

在科学实验中,星点设计—效应面优化法是同时考察多个因素对结果的影响时常用的实验设计和优化方法,具有预测性好、实验简单、高效等特点,可以很好地应用在中药有效成分提取的研究领域。现介绍了星点设计—效应面优化法的基本原理和操作步骤,综述了该方法在中药有效成分提取过程优化中的应用。     

基于响应面的伺服驱动单元散热器优化研究

针对某型号伺服驱动单元工作过程中IPM温升过高的问题,将数值仿真技术应用到伺服驱动单元散热器优化中。开展了散热器几何参数对IPM温升的影响分析,通过均匀设计和多项式拟合相结合的方法建立了关于散热器基板厚度、翅片数和翅片厚度的IPM温升二阶响应面模型,提出了一种基于响应面的散热器优化方法。利用方差分析和拟合优度检验对响应面模型的准确度进行了评价,并在CFD软件上对优化后的散热器方案进行了数值仿真试验。研究结果表明,二阶响应面模型的误差范围不超过2.88%,可以准确地拟合IPM温升与散热器几何参数之间的数学关系;在优化后的方案中IPM温升降低了5.48℃,有效地提高了设备的可靠性,为其他型号伺服驱动单元散热器及类似结构优化提供了参考。     

一种塑制汽车离合器泵的旋转摩擦焊接工艺参数的设计方法

针对一种塑制汽车离合器总泵的上下泵体在旋转摩擦焊接工艺中焊接参数难以确定的问题,提出了一种基于旋转摩擦焊接温度的焊接参数设计方法。通过二次正交回归试验设计,采用响应曲面法,建立了由主轴主轴转速、熔接压力和旋转圈数3个焊接参数在旋转焊接时摩擦面温度的预测模型;运用差示扫描量热法获得离合器泵体材料的熔点;在分析摩擦面温度与3个焊接工艺参数的二阶响应曲面图的基础上,结合摩擦面温度的预测模型,建立了焊接参数的关联耦合模型;依据该模型即可设计合理的焊接工艺参数。通过对焊接件焊接强度的评价,验证了焊接参数设计方法的合理性。离合器泵焊接量产的合格率达95%以上,证明了该焊接参数设计方法的可行性。     

基于Kriging插值和回归响应面法的冲压成形参数的优化及对比分析

首先采用拉丁方试验设计方法进行样本数据设计,同时,为了提高计算效率,将基于Kriging插值和响应面近似模型引入板料成形优化设计的复杂系统中,并基于初始化变量进行优化,采用Kriging插值和响应面近似方法对样本点和优化过程中形成的优化点重新进行响应面构造,以确定优化范围内新的初始值并将约束减小到一定范围;随后采用遗传优化算法对更新的设计变量初始值和约束范围进行优化。如此循环,直至得到最优解。计算结果表明,在汽车覆盖件行李箱盖的压边力、拉延筋阻力最优设置以及避免出现拉裂、起皱现象方面,Kriging插值近似建模技术优于多项式回归响应曲面近似建模技术,其预测精度高,自由度高,建模效率高。     

反转螺旋薄壁管件液压胀形的仿真与优化设计

反转螺旋薄壁管件是一种新开发的高效吸能的异型零件,由于形状比较特殊,加工过程中的厚度分布不均和过度减薄问题一直没有得到很好的解决。通过建立有限元分析模型,对管件液压成形的过程利用有限元分析软件LS-DYNA进行了模拟。利用响应曲面法进行优化得到液压胀形的最佳工艺参数,优化后的薄壁管件厚度分布更加均匀,减薄率在优化后降低了10.258%。最后通过比较优化前后的薄壁管件厚度和减薄率分布情况对优化结果进行了讨论和分析。     

基于响应面法的主轴系统热特性有限元模型参数修正

提出了一种运用响应面法建立数控机床主轴系统有限元热特性分析的近似模型的数值方法,并结合实验数据,将主轴系统热特性温度误差与热载荷参数之间的隐性关系用显示函数近似表达出来,代替原有的有限元模型,并在此基础上对有限元模型进行优化修正,提高原有限元模型的准确度。对数控平面磨床主轴系统有限元模型修正的结果表明:基于近似模型的主轴系统有限元模型的热载荷修正方法可以减少有限元分析的计算误差,提高有限元模型修正的效率,热特性分析有限元模型修正结果具有可接受的精度。     

Role of nascent metallic surfaces on the tribochemistry of phosphite lubricant additives

The role of the nascent surface on the decomposition of phosphite additives has been investigated. An environmentally controlled tribometer was used to conduct tribotest in UHV and gas. Sliding test in UHV was performed to tribo-activate steel surfaces. Adsorption of trimethylphosphite on tribo-activated surface was made to investigate its decomposition on freshly scratched surfaces. In situ XPS analyses have shown that tribofilm of iron phosphide is poorly formed on the tribo-activated surface. This observation confirms that iron phosphide tribofilm is mainly formed under tribological condition. The role of the contact pressure and tribo-emission process is highlighted.     

轮罩拉深成形稳健优化设计

轮罩拉深成形过程中,随机因素波动对质量波动产生较大的影响。当材料性能产生波动时往往会导致成形质量对工艺设计变量的波动极为敏感,从而使设计失效。在初始阶段就考虑随机因素的影响,通过回归分析,挑选出对拉深成形影响最大的可控工艺因素和噪声因素。利用响应面模型,建立工艺与材料变量因素与质量指标之间的函数关系。采用蒙特卡罗法对目标函数进行优化,得到了工艺稳健解,大幅提高了轮罩产品的合格率。通过传统优化和稳健优化的对比,验证了所采用的优化方法具有良好的优化效果。     

基于响应曲面法的钛合金TC21铣削参数优化

针对新型损伤容限型钛合金TC21的难加工性,通过基于响应曲面法的中心复合设计铣削试验研究工艺参数对切削力的影响规律,建立二阶响应曲面模型,以最小切削力为目标优化工艺参数。研究结果表明:轴向切深和每齿进给对切削力影响显著,径向切深和切削速度对切削力影响较小,最优加工参数为v_c=119.71m/min,f_z=0.06mm/z,a_e=0.87mm,a_p=16.01mm。将最优加工参数应用到工程实践中,可提高整体硬质合金刀具寿命和各类型零件的加工效率。