基于置信水平和熵权法的参数和容差经济性设计

为降低生产运作成本并提高产品稳健性,需要对产品系统进行参数和容差的经济性设计.本文考虑模型参数不确定性和质量损失函数系数对优化结果的影响,从质量损失成本和容差成本的角度,提出了基于置信水平和熵权法的参数和容差经济性设计方法.该方法分为两个阶段:在参数设计阶段,根据因子响应试验数据构建质量特性的响应曲面模型,进而得到质量特性规格限为约束区间的置信水平计算公式,再通过最大化置信水平得到最优设计变量;在容差设计阶段,构建质量特性的均值方差关于设计变量和容差的模型,同时根据容差成本试验数据构建容差成本模型,再采用熵权法计算质量损失函数系数进而构建总成本函数,最终通过最小化总成本计算最优容差值.本文以树脂生产过程的胺添加试验为案例,系统地研究了温度、搅拌速度和添加速度这三个设计变量对树脂粘度的影响.结果表明,与已有方法相比,通过本文方法所确定的最优设计变量及其容差值,减少了模型参数不确定性对优化结果影响,同时降低了质量损失和容差成本.     

无源滤波电路的稳健优化设计

针对实际电路系统元件参数值存在离散性以及老化、环境变化等因素使实际参数值偏离设计值而导致滤波特性改变的实际问题,建立了以系统滤波性能波动最小、元件参数值的相对容差范围最大以及参数变化时滤波性能的波动量最小的稳健优化设计数学模型.运用离散随机方向搜索、复合型等优化设计技术相结合的方式进行数值求解.应用于800MHz发射机带通滤波电路的设计中,获得了满足工程实际要求的元件参数值,给出了元件参数值的最大允许波动范围及此条件下的滤波性能的最大波动范围.对比原设计方案及容差优化设计方案,稳健优化不仅使系统的通带具有较好的平坦特性,且在元件容差较大时通带波动性也较小,即稳定性得到提高.     

基于神经网络的减振器性能仿真

现有减振器模型多为简化模型，无法有效应用于工业生产中减振器阻尼力特性模拟.基于某系列汽车筒式液力减振器的实验数据，利用BP神经网络技术，建立了减振器内部结构参数与阻尼力-速度特性之间的非线性映射模型.该方法只需将减振器零部件特征参数作为模型输入，就可以得到阻尼力-速度特性，可以直接用于工业生产中减振器性能测试.自主开发的减振器性能仿真软件测试结果表明，该模型具备很好的阻尼力-速度特性模拟和预测能力，可以减少设计过程中的实验重复次数，提高了设计效率，模型精度可以通过增加实验数据得到不断提高.     

基于整车性能的液压减振器虚拟调校

为使减振器对车辆具有最佳减振效果,利用Rebrouck建模方法,建立了反映液压减振器阀系特性的参数化动力学模型,并将该减振器动力学模型以S-Function的形式嵌入到CarsimTM的某E-Class整车模型中。以整车动力学性能为优化目标,使用NSGA-II多目标优化算法,在扫频工况下,对车辆前、后轴减振器的阻尼力特性进行了虚拟调校。计算结果表明,经调校以后的液压减振器阻尼特性使得整车的动力学性能得到了较大程度的改善。     

基于区间分析的主轴箱稳健优化设计

为了提高机床主轴箱的静、动态性能及其稳健性,采用区间模型描述不确定性,考虑设计参数的不确定性,建立主轴箱的优化模型;采用拉丁超立方试验设计方法,对主轴箱进行静、动态特性有限元仿真试验;采用Ｋｒｉｇｉｎｇ模型拟合主轴箱的静、动态特性;采用基于区间分析的非概率稳健优化设计方法,对主轴箱进行稳健优化设计,并通过有限元分析对主轴箱稳健优化设计结果进行验证。     

基于IPSO算法的减振器优化

提出将一种改进的粒子群优化算法应用于汽车减振器的优化中。该算法在标准粒子群算法的基础上引入了一个概率参数,使得粒子群优化算法的全局优化能力和收敛速度得到显著改善,并利用该算法对汽车减振器的主要参数进行了优化。结果表明,对减振器参数优化后,明显改善了汽车减振器压缩行程和复原行程的阻尼特性,提高了汽车的平顺性。     

面向产品质量的稳健设计及应用

稳健设计是一种面向产品质量的提高产品性能稳健性的一种新方法。具有稳健性的产品（或系统）的质量特性以设计参数和噪声因素的变差影响不敏感。在产品质量设计模型的基础上,介绍稳健设计的概念、基本原理及步骤。以轿车生产为例,分析其可控因素输入对产品质量特性输出的影响,通过对可控因素输入的设计调整,使产品质量特性输出接近于设定目标,产品质量达到稳健设计要求。     

6σ稳健设计在单目标优化问题中的仿真应用

引入6σ设计理念将可靠性理论和容差技术相结合,提出了一种稳健设计优化模型,采用粒子群算法,实现对目标函数的优化。以圆柱螺旋压缩弹簧为应用实例,基于ISIGHT集成MATLAB平台,对圆柱螺旋压缩弹簧的约束函数进行可靠性、稳健性评估,证明了该方法的有效性。     

汽车减振器阻尼系数与悬架系统阻尼比的匹配

阐述了双轴汽车减振器阻尼系数与悬架系统阻尼比匹配设计的原则,论述了悬架减振器外特性的匹配设计要求和设计方法,并对某实际车型进行了减振器阻尼系数与悬架系统阻尼比匹配分析及改进设计.通过道路试验验证了改进设计的结果是可行的.     

有限元频响分析在减振器设计中的应用

陀螺系统是舰船、导弹、卫星等重要设备的定位和定向装置,其动态特性决定惯性仪表的工作精度和可靠性。实际工程中,常在陀螺定位系统与底座之间安装橡胶减振器来降低外部振动对陀螺系统的影响。通过对陀螺组合体的有限元频响分析,得到加速度响应曲线,计算结果与测试结果吻合较好,可利用有限元法对橡胶减振器的动力学参数进行优化。针对初始设计的陀螺组合体共振频率较高和加速度峰值偏大的具体情况,优化了减振器中橡胶的形状和体积,优化后的陀螺组合体共振频率明显降低;调整橡胶的阻尼系数,得到不同阻尼下陀螺组合体的加速度动态特性曲线,计算结果表明增加橡胶的阻尼,能有效降低陀螺组合体的加速度峰值。     

基于振动响应分析的部分斜拉桥阻尼器优化

为了对部分斜拉桥进行抗震阻尼器优化设计,以珠海市鸡啼门特大桥为例进行分析。建立ANSYS有限元模型,采用反应谱法分别分析了不同工况组合,50年内地震强度超越概率10%和2.5%地震作用下结构振动响应。研究发现:可以增加固定支座水平承载力或者允许固定支座在地震中剪断来提高该类桥梁的抗震性能;对桥梁进行阻尼器优化设计,通过对比分析,确定本桥所对应的最优阻尼器设置参数[ξ]=0.3,C=2×103 kN（m/s）-ξ;对阻尼器优化结果进行验算,发现在该阻尼器参数下桥梁墩柱关键截面的内力显著减小,优化效果最高使得屈服弯矩减小69.3%。     

公差多目标优化求解方法

为了提高产品质量、降低加工成本,采用协调曲线法进行公差优化设计.在建立以加工成本和产品质量稳健性损失成本为目标的公差多目标优化设计数学模型的基础上,提出用协调曲线法求解公差多目标优化设计模型的方法,详细分析加工成本与稳健性损失成本协调曲线的确定方法及优化设计最佳可行解的确定方法.结合齿轮泵的具体实例,分析公差多目标优化数学模型的建立方法,用遗传算法实现了齿轮泵径向尺寸公差的优化分配,通过对协调曲线变化规律的分析,可以协调零件的加工成本和产品质量的稳健性损失成本,使优化指标的综合性能最优,实现产品质量和加工成本的最佳协调.     

发动机曲轴硅油减振器的优化设计

在介绍硅油减振器结构及工作原理的基础上,采用集总参数法建立了装有硅油减振器的曲轴系统双扭摆型数学模型.研究了系统参数(转动惯量比和阻尼系数比)对曲轴系统复频响应的影响.提出一种硅油减振器优化设计方法,该方法以曲轴复频响应共振幅值最小为目标.仿真结果显示:采用优化后的硅油减振器的减振效果更好. 更多还原     

The Effect of Elastic Deformation in a New Style Elastic Squeeze Oil Film Damper on Its Vibration Absorption Characteristics

ＴｈｅＥｆｆｅｃｔｏｆＥｌａｓｔｉｃＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎａＮｅｗＳｔｙｌｅ　ＥｌａｓｔｉｃＳｑｕｅｅｚｅＯｉｌＦｉｌｍＤａｍｐｅｒｏｎＩｔｓＶｉｂｒａｔｉｏｎ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＲＵＡＮＪｉｎｇｂｉａｏ；ＬＩＵ...     

非线性电涡流惯质阻尼器力学性能仿真与试验

为提高板式电涡流阻尼器(ECD)的耗能减振效率,融合旋转式电涡流阻尼技术与滚珠丝杠式两节点惯质单元,发展与研制了一种非线性电涡流惯质阻尼器(NEMD).首先阐明了NEMD的整体构造与工作原理,然后综合半理论半仿真分析、三维电磁场有限元仿真分析与样机力学性能测试,获得了NEMD的轴向出力特性,提出了旋转式电涡流阻尼计算分析方法,最后总结建立了NEMD的两阶段设计方法.结果表明:NEMD实现了阻尼器惯性质量与电涡流阻尼的双重增效,显著提升了ECD的耗能减振效率;随着NEMD轴向速度的增加,电涡流阻尼力表现出先上升后下降的非线性特征;综合半理论半仿真与三维电磁场有限元仿真的电涡流阻尼力预测方法可以满足NEMD设计要求.     

罕遇地震下石化钢结构减震的关键影响因素

在强烈地震作用下,炼油厂的石化钢结构可能发生破坏,导致较大的经济损失,并易引发严重的次生灾害。为降低石化钢结构的地震风险,结合石化钢结构的特点,以某大型炼油厂重整装置反应器为例,建立有限元分析模型,设置黏滞阻尼器进行罕遇地震下的减震设计,并分析了阻尼器的设置位置、数量和阻尼参数等影响因素。研究结果表明,黏滞阻尼器所在楼层的层间剪力和层间位移角显著减小,布置在结构底部的减震效果优于布置在中、上部;随着阻尼器数量的增加,层间剪力和层间位移角都会随之减小,但减少幅度逐渐降低;阻尼系数对石化钢结构减震效果的影响大于阻尼指数,减震设计中宜优先调整阻尼系数以获得较好的抗震性能。     

高精度动静压油膜轴承设计方法研究

针对高精度动静压油膜轴承的设计方法进行了研究,对影响轴承性能的主要参数（包括：油腔数目、油腔结构形状、节流器参数、供油压力等）进行了分析,提出了相应的设计方法,并采用MATLAB软件对高精度动静压油膜轴承的油膜性能进行了数值解算,实现了油膜压力场的三维仿真.     

基于可行稳健性的公差设计方法研究

针对公差设计较少考虑噪声因素的影响,提出了稳健公差设计方法.通过讨论统计约束函数简化过程中存在的不确定性因素及其影响,分析了可行稳健性设计的含义及必要性.给出包含噪声因素的一般公差设计模型,研究了统计约束函数的变差计算方法: 采用极值法计算其最大波动值或是采用统计分析法计算其方差,并将此变差作为附加约束条件,构建新的约束函数,得到了一种稳健的公差设计模型.公差设计实例及对比分析结果表明,该方法具有良好的抵抗噪声的能力,可显著提高设计的可行稳健性.     

双目标优化与生成对抗网络结合的框架结构阻尼器布置方案智能设计方法

为实现框架结构的阻尼器智能化布置,结合减震设计原理和智能算法,采用双目标优化算法和生成对抗网络算法分别进行阻尼器竖向和水平智能布置研究,并将该方法应用到两个框架结构减震设计工程案例中。在框架结构减震设计中,采用双目标优化算法进行阻尼器竖向布置,并与逐层逼近法、工程师设计和非减震设计进行对比,结果表明,采用该优化算法得到的阻尼器竖向布置方案能有效降低层间位移角和楼层加速度,提高结构的抗震性能。在确定各楼层的阻尼器数量后,利用训练好的生成对抗网络生成模型,可快速、自动地选择和确定各楼层阻尼器的平面安装位置,生成的平面布置与工程师设计的平面布置在相似性差异度综合评价指标上小于临界值0.1,说明两者相似度较高,且有利于提高原结构的抗扭能力。将双目标优化算法与生成对抗网络相结合,不仅能满足框架结构的减震性能目标,而且可实现阻尼器布置方案的智能设计,提升减震工程设计效率。     

新型钢铅组合耗能器性能试验及参数优选

为了考察新型钢铅组合耗能器(NCSLD)的力学性能和提高其耗能能力,利用电液伺服压剪试验机对NCSLD耗能器进行力学性能试验,采用ANSYS实体建模的方法对耗能器进行大量的数值分析,并对性能试验和数值分析的结果进行对比,研究耗能器的滞回特征参数与其6个几何参数之间的关系,回归出二者之间的公式.提出评价耗能器性能优劣的标准及其附加条件,并以此标准为依据,利用均匀设计法和遗传算法分别对耗能器的6个几何参数进行优选.结果表明遗传算法的选优效果要好于均匀设计法,同时得到一系列性能良好的NCSLD耗能器.