基于响应面法的桁架结构优化设计

基于数学分析的结构优化设计方法是建立在数学优化算法、结构分析和计算机技术上的优化设计方法。文章采用响应面法(RSM)对桁架结构进行优化,以有限元软件ANSYS为计算平台,以最小质量为目标、最大变形为约束,通过试验设计软件Design-expert建立了挠度与结构质量的函数表达式,求得最优解,并对结果进行了有限元分析与验证。针对同一问题,又采用ANSYS自带的优化程序,采用一阶优化方法,同样得到了优化解。对两种优化方法取得的结果进行比较,表明了响应面法在桁架结构优化问题中有很好的应用价值。     

基于响应面法的钻杆吊卡结构优化设计

吊卡作为钻井提升系统的重要结构,强度与可靠性要求极高。为提高吊卡的强度与安全可靠性,对吊卡吊臂部位进行结构优化。利用有限元软件ANSYS workbench对吊卡的静态特性进行了研究分析;在此分析基础上,对吊臂结构优化设计参数进行了灵敏度分析与实验设计;并基于响应面法建立了优化的数学模型,再通过遗传算法得到最优设计方案。结果表明：当吊臂截面厚度b为94mm,吊臂截面半径R为87mm,吊臂截面偏离角度β为37°时,吊臂的最大应力值降低12.5%,并通过试验进行了验证。提高了吊卡的强度与安全储备,为吊卡结构改进设计提供了理论指导。     

基于响应面法的重载机械臂优化设计

对重载机械臂的三种典型工况进行有限元静力学分析,得到最危险工况.在满足强度和刚度的条件下,以伸缩臂轻量化为目标,对其截面尺寸进行优化.根据Box-Behnken试验方法对截面尺寸进行三因素三水平设计参数组合,采用含有交叉项的二次多项式构建响应面函数,利用最小二乘法进行回归,分析各参数与响应面的关系,得到截面最优参数组合...     

基于响应面法的薄壁机匣加筋肋优化设计

加筋肋是提高薄壁机匣刚度普遍采用的结构形式,合理的加筋肋形式及位置可以起到抑制薄壁机匣振动的效果。采用有限元法对某型航空发动机加筋肋薄壁机匣模型振动特性进行分析计算,并利用锤击法对其进行模态试验,通过结果分析验证了计算结果的准确性。研究加筋肋位置和截面几何参数变化对机匣固有频率的影响;采用响应面法对加筋肋位置进行优化设计,通过有限元验证优化结果的准确性。分析表明在保证质量不变的情况下,加肋结构减振效果明显。     

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。     

基于响应面法的立式加工中心动静态多目标优化

为了满足在保证加工中心初始动静态刚度的条件下达到整机轻量化的要求,提出基于质量和第一阶固有频率为目标函数的整机多目标优化设计方法.将有限元分析和模态试验相结合,测试和分析整机动态特性,确保有限元模型精度.通过中心复合设计的试验方法选取合适的结构有限元分析样本点,在ANSYS仿真软件中对样本点处的整机动静态特性进行计算和...     

基于响应面法的W型封严环型面优化设计

对W型封严环开展封严环全参数显著性分析,得到各参数（径宽W、壁厚t、波峰R1、波谷R2、外切圆R3、接触圆R4等共计11个参数）对封严环回弹率、最大等效应力及接触应力的影响规律,并筛选出最显著参数。由于各参数的影响关系存在着耦合现象,为了考虑各参数对封严环综合性能的影响,采用响应面法对封严环最显著参数进行优化设计,结果表面：采用响应面法得到的型面在降低最大等效应力、保证密封性能的基础上,回弹率提升了55.22%。     

基于响应面法和遗传算法的孵育器多学科优化设计

针对恒温孵育器要满足重量小、温度均匀的设计要求,应用ANSYS和Matlab软件对孵育器进行了多学科优化设计。通过有限元分析,分别以目标区域平均温度和温度均方差为设计目标,通过采用正交试验设计方案采集数据,获取了响应面模型,并采用遗传算法进行了多学科优化设计。研究结果表明:响应面模型可以准确模拟有限元模型并用于优化设计,遗传算法可以用于有效解决多目标优化问题;该方法为多学科优化设计问题提供了解决方案。     

基于自适应响应面法的薄壁构件耐撞性优化设计

薄壁构件在碰撞过程中产生塑性变形吸收能量,从而保护整车中其它部件。对提高薄壁结构的耐撞性能进行了研究,利用中心复合试验设计方案来选取设计点。根据这些设计点提供的数据通过最小二乘法建立了刚性板最大位移、撞击力峰值和总质量的高精度响应面。综合考虑安全性和轻量化要求,运用自适应响应面优化算法对建立的响应面进行求解计算,得到了一组最优变量值,为车身复杂结构的设计提供参考依据。     

基于响应面法的液压平板车车架结构优化

针对传统机械设计以应力强度为基础,其结果往往不是最优解的问题,采用应力试验法及有限元分析法获得了车架的危险部位,即车架横梁之间的腹板孔口倒角处存在明显应力集中。因此取车架腹板开孔孔长、宽及倒圆半径为设计变量,对车架结构进行了优化设计。采用回归的正交设计理论,结合ANSYS液压平板车车架的参数化有限元模型,得出了车架腹板最大应力的响应面函数。运用MATLAB优化工具箱得到可靠度指标,最终实现了以可靠度为目标的车架结构优化,优化结果使得结构在安全可靠的前提下更轻。      

关于压力容器等强度计算方法在油缸筒壁厚优化中的研究与应用

该文针对目前公司使用的油缸缸筒壁厚,按照压力等级和年需求量进行划分规格,将同一缸径筒壁厚划分成几个规格,并将规格标准化。将标准化的筒壁厚通过2P&2F、往复抽动台架试验,以及整机小批试装市场试验来验证其理论计算的正确性和可靠性,最终降低了筒的采购成本和油缸的制造成本,提高了油缸的利润空间,并为国家节省了大量原材料。     

压气机叶型气动优化设计研究

以clark-y叶型为研究对象,选择其升阻比作为优化目标函数,采用响应面优化设计方法对其进行优化设计.首先用B样条曲线结合响应面优化方法对clark-y原始叶型进行拟合;然后利用均匀实验设计方法建立计算实验样本点分布表,用商用软件进行各样本点的CFD计算,最后建立响应面优化模型,对其进行优化设计,得到了升阻比比原始叶型升阻比高22%的优化叶型.     

基于响应面法的电源组件散热结构优化设计

文中以某型电源组件为对象,在外部散热和外形尺寸一定的条件下,利用有限元分析技术,进行了组件外壳的结构参数和散热能力之间关系的分析。以降低元器件温度为目标,同时兼顾组件重量,基于响应面方法对结构参数进行了优化,指导了组件外壳的结构设计,提高了组件的整体可靠性,也为同类产品的优化设计提供了参考。     

基于响应面法的蜂窝芯固有频率优化设计

对负泊松比蜂窝芯单元结构动态性能进行研究,选择蜂窝芯单元横梁长度、斜梁长度和其夹角三个参数为优化变量,运用响应面法理论模型建立了蜂窝芯单元结构前2阶固有频率近似显式数学模型;以提高蜂窝芯单元结构抗振性为研究目标,运用加权系数法将2阶固有频率模型转化为单目标问题研究,采用遗传算法对目标进行优化。参数优化结果表明,其前2阶固有频率分别提高了20%和35%,为航空航天结构应用提供了一定的参考价值。     

电工圆铝杆连铸结晶轮的壁厚优化设计

结晶轮在电工圆铝杆生产中起着梯形锭成型和保证生产条件的重要作用,其使用寿命成为制约生产的瓶颈。应用有限元方法模拟结晶轮的温度场,由热力耦合分析,确定热应力是影响结晶轮使用寿命的重要因素。基于热力耦合分析结果,从优化设计原理和方法入手,应用ANSYS DX优化工具,对结晶轮壁厚进行的优化设计。结果表明,结晶轮能够满足性能要求,优化效果明显,为提高结晶轮使用寿命提供了有效方法,也为类似结构的参数优化设计进行了尝试。     

稳健性设计的双响应面法

提出一种替代静态田口方法进行稳健性设计的方法－双响应面法。这种方法不使用田口方法中的信噪比和二步优化概念,而是直接将质量特性的均值和标准差拟合为响应曲面,然后化为约束最小问题,并用序列线性规划求解。数值算例说明该方法的有效性。     

一种挖掘机动臂板厚的优化设计方法

在施工过程中,动臂可能因板厚设计过薄而出现开裂甚至断裂的现象,因此挖掘机动臂板厚的优化设计十分重要。为此,提出了一种挖掘机动臂板厚的优化设计方法。首先,根据有限元理论和板壳理论建立了板壳应变与板厚优化设计的数学模型。然后,提出了基于ANSYS的优化设计实现方法。最后,利用某挖掘机的动臂板厚优化实例进行验证,验证结果表明该优化设计方法的可行性和有效性。     

面向可靠性设计优化的响应面偏差修正方法

在基于仿真的汽车设计中,针对响应面模型普遍存在的精度不高的问题,研究了基于贝叶斯推断的模型外推预测方法,提出了模型不确定性下基于偏差修正的模型外推及可靠性设计优化方法,并通过一个汽车轻量化设计实例验证了所提方法的有效性。     

基于APDL的压力容器壁厚优化设计

在某化工用压力容器壁厚的优化设计中,利用大型有限元分析软件ANSYS的APDL语言对该压力容器进行参数化建模、有限元分析及优化设计,得到了较为合理的结构形式和尺寸,在满足工程要求的情况下,节省了大量的材料,实现了轻量化的目标。ANSYS软件将有限元与优化设计相结合,让设计变得更轻松。     

基于序列响应面法的汽车结构件蜂群优化设计

将蜂群算法应用于汽车结构件的优化问题。先由试验设计和序列响应面法构建目标函数及约束条件的代理模型,再应用改进的蜂群算法求解最优设计。在优化过程中调用的是代理模型,显著减少了有限元计算次数,提高了优化效率。最后,选取典型实例对该算法进行验证,比较预期值与实际值的结果表明,该算法具备了足够的求解精度,能够满足工程实际要求。