多学科设计优化方法的研究及其优化系统的构建

为提高对复杂系统的优化设计效率,构建了针对复杂系统的多学科工程设计优化系统MEDOS.MEDOS系统主要由用户界面、驱动系统、前处理、算法库、数据库及后处理模块组成.MEDOS系统能够对复杂系统进行分解、建模,调用相应的通用算法和专用算法完成优化设计,不仅能够求解一般的工程优化问题,而且对于涉及离散、随机的优化问题也有很强的求解能力,具有友好的用户界面,为应用多学科设计优化方法提供了便利.     

基于iSIGHT的多学科优化方法研究

多学科协同建模、仿真、优化是提高复杂产品设计质量的有效途径之一,针对在机构设计中过度考虑安全因素,导致材料浪费的问题,研究了在iSIGHT多学科优化平台上利用CAD／CAE学科软件搭建的装载机执行机构的多柔体虚拟样机模型。介绍了面向模型的多领域协同仿真技术及基于系统过程集成和命令文件解析的建模技术。应用多学科变量耦合优化算法有效地解决了子系统之间的耦合和并行优化设计。从结果分析中可以看出,用该方法有效地实现了装载机执行机构的轻量化设计。     

多学科设计优化方法及其在微型飞行器设计中的应用

微型飞行器是复杂的微机电系统,研究涉及微机械设计,微结构力学,微动力学,微流体力学,微气体动力学,微热学,微摩擦学,电子控制等多个学科,阐述了多学科设计优化方法的基本思想,综合考虑了微型飞行器设计在推力,重量,控制,通讯导航等方面的限制要求,探讨了该方法在微型飞行器设计中的应用,并给出了初步应用范例。     

汽车车身耐撞性与NVH多学科设计优化研究

将多学科设计优化运用在汽车车身耐撞性研究中,通过拉丁方试验设计获取采样数据点,同时,为了提高了计算效率,构建了考虑整车正撞安全性和白车身扭转模态优化设计的多学科系统的响应面近似模型,然后运用序列响应面方法结合多学科可行性方法对近似模型进行优化。避免了传统整车耐撞性和白车身NVH相结合的多学科优化设计方法计算量大,且在碰撞非线性系统优化中常常易导致收敛缓慢甚至不收敛的缺点。在较好地满足CMVDR294安全法规的同时,使得白车身的扭转模态值得到提高,在一定程度上改善了汽车的安全性、舒适性和平顺性。
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多学科设计优化方法及其在水下航行器设计中的应用

运用多学科设计优化算法(MDO)对鱼雷系统进行总体设计,是目前水中兵器领域的一大拓展。传统的鱼雷总体设计不能很好地实现各个子系统之间的协同效应,所取得的最终设计结果往往不是系统的全局最优解。这里基于MDO方法的鱼雷总体设计分析就在很大程度上解决了该问题。     

改进的多学科协同优化方法

针对标准协同优化方法系统级优化存在自身内部缺陷而导致计算困难的问题,提出一种改进的协同优化方法.利用凝聚约束处理方法,将系统级优化的多个等式约束凝聚成一个单约束,结合惩罚函数法将其转化为无约束优化问题,并针对系统级优化采用传统优化算法对初始点选取敏感等问题,将改进的粒子群优化算法应用于协同优化.利用数值计算和减速器设计两个典型算例,对所提方法的可行性和有效性进行了验证.     

复杂机械产品的层级实例库研究

分析了复杂机械产品的设计特征;建立与复杂产品分解结构相对应的树状层级实例库,层级实例库是一组相关联的子实例库集合的递归结构表示;通过模板定制与复用实现子实例库的定义和编辑,提高了产品树状层级实例库的建库效率;分析了新产品开发的各种模式,并给出了整机产品、子系统、部件、零件等各个层次的设计实例加入层级实例库的方法;以全液压汽车起重机基于实例的设计工具开发为例,说明层级实例库建库工具和建库方法的应用。
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多学科优化设计技术及其应用研究

多学科优化设计已被广泛应用在汽车、飞机、工程机械等行业.利用多学科优化理论建立机械、液压、电控等多学科优化模型,在ISIGHT软件中搭建优化流程,进行DOE试验设计、优化设计、可靠性稳健性优化设计,得到系统优化结果,可以节约产品成本,提高产品质量.本文介绍了多学科优化设计的发展,并进行了一典型构件的优化设计.     

跳跃机器人起跳姿态优化方法研究

提出了一种跳跃机器人起跳运动优化方法,分析了跳跃机器人惯性匹配与跳跃性能的关系。基于空间浮动基建立了跳跃机器人变约束动力学模型;运用惯性匹配椭圆和方向可操作度理论,优化起跳姿态。仿真和实验表明,惯性匹配椭圆是一种较好的跳跃机器人起跳姿态优化方法。     

多学科设计优化的新成果-ATC法及其应用

目标级联法是一种解决大规模系统优化的多层次多学科优化方法,此方法把父系统的目标分为几个子目标,并把子目标不断传递给子系统分别优化.在优化过程中,响应、连接变量、局部变量在设计模型和分析模型中互相作用,最终获得整体最优解.在比较常规多学科设计优化方法的基础上,着重描述目标级联法的原理和数学模型,并介绍了目标级联法在工程中的应用.     

基于Isight的多学科随机搜索优化方法

针对多学科设计优化算法中各子系统间的耦合问题,提出基于随机搜索法的多学科设计优化策略。在各子系统独立分析优化的基础上,构造选择函数,在随机生成的点群中得到理想耦合点,克服了传统的基于敏度的解耦方法的局限性,并拓宽了寻找理想耦合点的空间,以理想耦合点作为参考,构造耦合函数作为子系统优化目标,从而不断调整子系统的优化目标,运用多目标优化策略对子系统进行优化,使子系统之间的耦合关系得到改善。基于Isight优化平台,集成多种学科分析工具,构建了多学科随机搜索优化算法,并在塔式立体车库的优化设计中对该优化方法进行了验证。     

基于协调机制的多学科优化方法

多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization MD0)广泛用于复杂大系统的设计问题,系统分解是进行系统设计优化的有效手段,针对不同的系统分解,有不同的优化算法,协同优化算法能有效的处理大系统中各学科间的耦合,使各学科保持高度自治性,是一种有效的设计优化算法.     

复合域结构的重构拓扑优化方法设计及应用研究

针对结构与材料拓扑优化子域交互式设计问题,提出了复合域结构的重构拓扑优化（CDRTO）方法。建立了基于均匀化理论的复合域结构拓扑优化问题的数学模型,采用一般连续近似优化算法进行了优化求解,利用复合域子域变量压缩技术提高了计算效率,同时针对求解结果的可制造性问题提出了重构方法。将CDRTO方法应用于X形汽车车架设计和结构与固定装置并行设计两个实际工程设计问题,结果表明该方法具有可行性与有效性。     

多学科优化在车架纵梁设计的应用研究

将多学科设计优化方法应用于商用车纵梁综合性能设计中,基于HYPERSTUDY平台对非线性碰撞与线性静态特性进行耦合。分析了该平台的多学科耦合流程,完成了耦合设计变量的代码转换。以纵梁厚度为耦合设计变量,以质量最小化为目标,以碰撞吸能值、静态工况应力、应变为约束,完成了两个学科的耦合寻优。     

基于多学科优化的航空发动机重量设计方法研究

航空发动机重量设计是一个系统工程,各个研制阶段或者各零部件、系统分别独立进行重量设计不能适应新时期发动机的重量等指标的研制要求。本文探索了新形势下的发动机重量设计方法,分析了先进技术对重量设计的影响,初步搭建了基于多学科优化的重量设计模型,并进行了可行性探讨。     

多学科协同仿真方法与应用研究

研究协同仿真技术,并以YZ18JA型振动压路机振动机构为例,给出压路机产品开发中协同仿真技术实现策略,利用ADAMS及其Hydraulics模块,在同一界面下创新性地实现机械系统和液压系统的协同仿真,在一定程度上解决了某些复杂产品开发中单一领域仿真之间联系的问题.     

高超声速飞行器多学科优化建模方法

为建立高超声速飞行器多学科设计优化软件系统,研究了一种面向多学科设计优化的建模方法.通过分析系统分解带来的学科设计冲突,建立了两种多学科连续性条件.据此连续性条件,结合现有飞行器设计流程,提出了一套建立多学科设计优化模型的方法,包括系统分析模型和系统优化模型.针对高超声速飞行器方案设计,研究了包含弹道/控制、气动、超燃冲压发动机、结构、热保护系统等五个学科的多学科设计优化问题.采用所研究的多学科设计优化建模方法,构造了系统级模型,并在框架软件中按照此模型集成各学科软件,建立了高超声速飞行器多学科设计优化软件系统.     

基于多学科设计优化方法的分动器优化设计

针对分动器的传统优化过程繁琐等问题,为实现对分动器力学性能和轻量化的同步优化,有必要引入多学科设计优化(Multi-disciplinary Design Optimization,MDO)方法。文中通过引入MDO思想,建立了多学科优化数学模型,阐述了自适应模拟退火算法(Adaptive Simulated Annealing,ASA),并构建了MDO设计流程图。并将此套方法理念应用于某款分时分动器的优化设计,在ISIGHT软件中搭建的优化平台上集成UG,ABAQUS和计算器组件,并基于ASA算法进行迭代计算。计算结果显示完成了分动器轻量化和力学性能的同步优化,同时验证了将多学科设计优化方法应用于分动器优化设计的可行性。