基于6Sigma和目标驱动技术的龙门导轨磨床立柱多目标优化

针对龙门导轨磨床立柱的结构特点,构建了龙门导轨磨床立柱的有限元模型,并利用基于6Sigm a原则和目标驱动技术的有限元优化分析方法对立柱进行多目标尺寸优化设计。首先利用基于6Sigm a原则的分析方法对立柱模型进行参数灵敏度分析,获得对立柱性能影响较大的参数,将参数作为优化设计的变量;然后利用基于目标驱动技术的多目标优化方法对立柱进行以质量、最大变形量,一阶固有频率为目标函数的多目标优化,在保证立柱最大等效应力不大于初值的前提下,最大变形量减小45.1%,质量减小3.79%,龙门导轨磨床立柱一阶固有频率提高14.6%。结果表明,该方法具有较强的工程实用性。     

基于组合体的高速卧式加工中心滑架有限元分析

为了保证高速加工中心的加工精度和动态特性,必须对高速加工中心的滑架进行有限元仿真分析,检验滑架的设计是否符合要求并为滑架的优化设计提供依据。针对滑架的具体结构,利用基于组合体的滑架有限元模型进行简化,并施加作用力,利用组合约束方法对模型边界条件进行设置并对模型进行静力学和动态特性分析。通过对有限元分析结果进行对比分析,进一步验证了基于组合体滑架有限元分析的正确性与便利性。     

基于6σ稳健性方法的滑移门平顺性优化研究

针对国内外滑移门平顺性优化的目标多为单目标,且没有考虑到不确定因素对优化结果影响的问题,提出了一种基于6σ稳健性设计的滑移门平顺性多目标优化方法。基于ADAMS/View建立了滑移门系统的刚柔耦合多体动力学模型,对其运动机构进行了参数化设计,通过灵敏度分析筛选出对滑移门动力学特性影响较大的结构参数作为设计变量;建立了滑移门系统的二阶响应面近似模型,采用遗传算法对滑移门运动机构进行了多目标确定性优化,采用蒙特卡洛抽样法对确定性优化结果进行了6σ质量分析;对滑移门平顺性进行了6σ稳健性优化。研究结果表明:优化后的中导向轮载荷峰值和滑移门质心加速度峰值相比初始值分别降低了36. 3%和23. 8%,在提升了滑移门平顺性的同时,稳健性和可靠性也得到了提高。     

基于稳健性多目标优化的微客尾门轻量化设计

针对微客尾门结构的轻量化设计问题,提出了一种基于稳健性多目标优化的尾门轻量化设计方法。首先通过灵敏度分析方法筛选出了对尾门性能贡献量较大的尾门零件厚度作为设计变量,并建立了尾门各个工况响应的近似模型,其次以尾门扭转刚度、下垂刚度、尾门前三阶模态频率和抗凹分析点为约束条件,以尾门质量最小和第一阶模态频率最大和弯曲刚度位移量最小为目标,利用NSGA-Ⅱ算法对尾门进行了多目标优化,通过蒙特卡洛模拟技术对尾门进行了6σ质量水平和可靠度分析,并进行了6σ稳健性多目标优化。最终结果表明:优化设计后尾门结构在满足各性能要求的情况下实现了轻量化,质量减轻了2.28 kg,且弯曲刚度和第一阶模态得到提高;同时尾门结构各工况性能的稳健性也得到改善,达到6σ质量水平。     

基于6σ的多学科设计优化

在实际的工程问题中,总是不可避免地遇到一些不确定因素,导致许多优化策略无法用数学模型来体现这些不确定因素,从而造成结果分析错误或不全面．因此引入面向6σ概率设计(DFSS,σ为随机变量的标准偏差)方法,对其算法原理进行了阐述和分析,并且采用多学科设计优化(MDO)高层优化算法框架来支持DFSS设计,从而可以有效避免DFSS在处理复杂问题时串行处理的缺点,将涉及多学科的复杂系统问题逐步分解为各个单学科来并行地进行概率设计．最后,在理论研究的基础上结合轴承座这个工程实例,给出了其具体实现,证明了将二者结合进行复杂问题的概率设计是可行的．     

基于有限元的加工中心立柱多目标拓扑优化

以提高某型加工中心立柱的动静态特性为目的,在对立柱进行基于有限元法的静力分析和模态分析的基础上,利用折衷规划法和功效函数法对各目标进行处理,建立静刚度最大化和前两阶固有频率最大化的多目标拓扑优化数学模型;运用ANSYS对立柱进行多目标拓扑优化分析,依据分析得到的立柱结构材料最佳分布和立柱的设计经验,改进原立柱结构,再将改进后的立柱进行有限元分析验证。结果表明:改进后的立柱质量有所减小,动静态特性也得到显著改善。     

加工中心立柱多目标拓扑优化

利用ANSYS建立某型加工中心立柱的有限元模型,以立柱的极限工况为条件,进行有限元静力分析和模态分析,从而对立柱的动静态特性进行分析;利用功效函数法对各优化目标进行折衷处理,建立静刚度和前两阶固有频率最大化的多目标拓扑优化数学模型,并利用ANSYS对立柱进行多目标拓扑优化分析,依据分析得到的立柱密度云图和立柱设计经验,改进原立柱结构,再将改进后的立柱进行有限元分析验证表明:改进后的立柱质量有所减小,动静态特性也得到显著改善。     

基于Ｉｓｉｇｈｔ的卧式加工中心立柱多目标优化设计

以某卧式加工中心立柱为优化对象,基于优化设计软件Ｉｓｉｇｈｔ,通过试验设计和有限元分析,构 建立柱设计变量与优化目标的径向基函数神经网络模型。构建寻优数学模型,并利用 ＮＧＳＡ Ⅱ优化算法 进行求解,完成对卧式加工中心立柱的优化。结果表明,优化后的立柱质量减少３．９０％,最大变形降低 ８．５２％ ,首阶固有频率提高１．７８％。     

基于遗传算法的高速铣削加工工艺多目标优化

针对整体叶轮的特点,考虑控制叶轮加工变形因素以及叶轮生产的成本、效率、质量问题,提出了基于遗传算法的高速铣削加工工艺参数的多目标优化方案,建立了以保证加工质量的前提下,实现最高生产率、最低加工成本为目标的多目标函数,设定变量,并界定和总结出各类约束条件.最后运用遗传算法进行matlab编程,计算出优化的切削参数.     

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6σ的鲁棒优化设计思想和方法

基于6σ的鲁棒设计优化方法把结构可靠性、鲁棒质量工程以及6σ质量工程原理等不同概率分析方法中的概念加以整合,可以从约束满足的概率和性能目标的灵敏度这两个与设计“σ水平”有关的方面来评价设计质量,使得全面的概率优化设计得以实施。介绍这种设计思想的基本概念、数学描述和实施过程。     

微型电动汽车车架多目标驱动尺寸优化研究

利用Creo建立车架三维模型并导入ANSYS有限元分析软件,对车架进行静态弯曲和应力分析,通过静态电测试验确定有限元分析的应力值和试验真实应力值在合理范围内,对车架进行模态分析,通过模态试验验证有限元分析的模态振型、频率的正确性,对车架进行谐响应分析,确定对车架结构动态性能影响最大的模态频率。结果表明:车架具备良好的强度和刚度特性,但存在一定的优化空间。优化过程在满足车架强度和刚度要求的前提下,通过改变横、纵梁布置结构的方式实现优化目的。车架质量与原车架相比减少了74.58kg,降低了27.74%;最大等效应力增加了23.36MPa,但应力分布更加合理。     

基于6σ和目标驱动技术的光电跟踪设备托座多目标优化

根据光电跟踪设备托座的结构特点,构建了托座的三维模型和有限元模型,并基于多目标驱动优化理论,对托座进行多目标优化。利用6σ原则对托座设计参数进行灵敏度分析,得到对托座性能影响较大的参数,将其作为最终优化设计变量;以托座质量、一阶固有频率和最大变形量为目标函数,对托座进行多目标驱动优化。通过多目标驱动优化,达到了在保证总体变形情况下减小托座质量和提高托座一阶固有频率的目的。     

门式启闭机门架结构6σ稳健优化设计

以重量减轻为目标,对启闭机门架结构的确定性优化结果进行可靠性分析,优化结果的可靠度为86.5％,可靠度不高.针对传统确定性优化设计中没有考虑不确定因素对产品性能和质量的影响,其优化结果可靠性和稳健性往往较低的问题.基于6σ质量设计方法、蒙特卡洛模拟法、多岛遗传算法,采用多学科设计优化软件ISIGHT对门架结构进行6σ-...     

基于拓扑优化与6σ稳健性的检修工装支撑座轻量化设计

为了充分发挥踏面制动单元(TBU)检修工装支撑座的轻量化潜力和提高优化设计的可靠性与稳健性,提出将拓扑优化与6σ稳健性优化相结合的优化策略。通过基于变密度法的拓扑优化设计,提取支撑座的拓扑结构。基于中心组合试验设计方法和有限元数值模拟技术建立系统的响应面模型。基于该模型建立支撑座的6σ稳健性优化设计模型,并采用序列二次规划法进行优化求解,利用均值一次二阶矩法获得优化结果的可靠度并转化为相应的σ水平。结果表明,优化后的支撑座各设计变量、强度和刚度的可靠度均为1,均达到了8σ水平,减重率达67. 0%,轻量化效果显著;且与拓扑优化后对其进行传统的确定性轻量化设计相比,该方法不仅使支撑座的强度和刚度得到了增强,而且还提高了优化设计的可靠性、强度与刚度的稳健性和重量的一致性。证明了该方法的有效性。     

基于BP网络和Pareto遗传算法的多目标协同优化

多学科设计优化（MDO）问题往往是多目标的。Pareto遗传算法（PGA）所求得的Pareto最优解集为设计决策提供了很大方便。针对在CO的计算构架中直接使用PGA会导致计算量过大的问题，提出基于BP神经网络和pareto遗传算法的多目标协同优化方法。采用试验设计方法选择设计点，构造具有全局近似能力的各学科优化神经网络响应面，进而采用PGA进行系统层优化问题的多目标寻优。用上述方法对某型干线客机进行总体多目标优化。与直接采用PGA求解MDF单级多目标优化模型所得的计算结果对比表明，所提出的方法能有效近似该问题的Pareto最优前沿．、     

基于ADAMS的6 PSS并联机构多目标优化研究

为了进一步提高6PSS并联机构的承载能力和扩大其运动范围,提出了一种基于ADAMS的并联机构多目标优化方法.首先,采用参数化关键点的方法建立了6PSS并联机构的参数化模型;然后,以并联机构的移动副驱动力最大值和动平台质心转角最小值为目标函数,在满足约束的条件下,研究了不同的设计变量与机构的目标函数之间的关系;最后,采用...     

高速、精密机床主轴部件动态多目标优化建模初探

本文提出了适合高速、精密机床主轴部件的三目标优化数学模型,该模型的优化目标为:主轴部件总重量、静刚度和固有频率,可全面反映主轴部件的静、动态性能指标和经济指标。     

多目标优化在大型加工中心轻量化设计中的应用

为保证某大型加工中心的加工精度和切削效率,以其关键部件立柱为例,提出以质量及一阶固有频率为多目标优化的机床轻量化设计方法。首先根据有限元法利用有限元分析软件ABAQUS对立柱进行动静态特性分析,根据立柱结构分析提取影响1阶固有频率与质量的关键因素。通过均匀试验设计,利用MATLAB建立目标与关键因素的多元线性回归方程并进行灵敏度分析,找出敏感性因素。运用响应面法建立敏感因素与目标的2阶响应面数学模型,进而建立以减轻质量与提高固有频率为目标的立柱优化模型,最后应用MATLAB对数学模型进行优化求解。立柱经过优化后,提高立柱固有频率的同时质量减轻13.6%。     

基于参数化设计的高速齿轮箱多目标优化分析

为了提高某高速齿轮箱体的静动态特性,采用多目标优化方法中的主要目标法,对参数化设计的高速齿轮箱体进行结构优化分析。基于ANSYS Workbench的仿真模拟结果表明,多目标优化方法可以在减轻箱体质量的同时,有效地提高箱体的静动性能和设计效率,满足高速齿轮箱体更高的性能要求,为齿轮箱其他相关零部件的优化设计和改进提供了理论依据和参考。