基于响应面法的挖掘机动臂优化设计

在保证可靠性的前提下,对工程机械进行结构优化能够有效降低整机质量,提高产品性能,减少油耗,节约能源.以液压挖掘机动臂为对象进行轻量化设计,计算极限工况下工作装置的各个铰点力,分析动臂结构的刚度、强度,并建立基于目标函数、约束条件及设计变量的动臂优化数学模型.采用DOE试验设计获得设计变量样本点,应用响应面优化方法对样本...     

响应面法优化连翘总黄酮提取工艺研究

利用响应面分析法优化连翘总黄酮的提取工艺以得到最佳提取条件。以连翘为原料,采用超声波辅助有机溶剂乙醇提取总黄酮,对提取温度、超声功率和乙醇浓度进行单因素试验,按照Box-Benhnken的中心组合试验原理,得出响应面实验方案和结果,利用Design-Expert软件分析结果,以确定最佳提取条件。最佳提取工艺为温度57.2℃,超声功率66.2%,乙醇浓度56.2%。在此条件下,理论提取率为15.08%,验证值为14.77%。该结果对于更好地开发利用连翘总黄酮有重要的实践意义。     

装载机动臂结构拓扑优化

针对传统设计方法进行装载机动臂结构设计过程中动臂结构冗余度过大的问题,以ZL20型轮式装载机的偏载铲装作业作为极限工况,在利用静力学方法确定动臂外力及边界条件的基础上,采用拓扑优化技术,借助HyperWorks软件的有限元计算及结构拓扑优化模块对装载机的动臂进行轻量化改进。经过计算得出了原始动臂结构存在较大减重优化空间的结论,并在保持原始结构刚度与强度的条件下,得到了一个新型轻质结构,结构减重20%。     

响应面法优化金叶银杏落叶总黄酮提取工艺

优化金叶银杏落叶中总黄酮的提取工艺.分别研究单因素液固比、丙酮水比、提取温度、提取时间对总黄酮含量的影响,然后在单因素实验基础之上利用响应面法确定优化金叶银杏落叶中总黄酮的最佳条件.结果显示最优提取工艺为:液固比13.52m L·g~(-1)、丙酮-水比71:29、提取温度54.82℃、提取时间2.97 h.     

基于响应面法的三元聚合物砂浆力学性能

通过响应面法的Box-behnken试验设计方法构建二次多项式回归方程,对氯乙烯、乙烯和乙烯醚三元聚合物砂浆配合比进行优化,并结合宏观性能与微观形貌进行机理分析.结果 表明:所建模型在试验范围内能较准确地预测结果,响应面法用于三元聚合物砂浆配合比优化具有准确性与科学性;对28 d抗压强度影响强弱顺序依次为水灰比、减水剂掺量、聚合物掺量;对28 d抗折强度和黏结强度影响强弱顺序为聚合物掺量、水灰比、减水剂掺量;将28 d黏结强度最大值、抗折强度最大值和抗压强度最小值(折压比最大)作为目标优化值,得出三元聚合物砂浆的最优配合比为:聚合物掺量为12％,水灰比为0.42,减水剂掺量为1.12％.     

某型破拆机器人臂架系统运动仿真及变幅液压缸参数设计

某型破拆机器人臂架系统采用3节工作臂、4个液压缸进行变幅动作,以实现臂架端部破拆装置的合理运动及精准定位,正确计算出破拆装置的作业范围以及液压缸的参数是设计该产品的关键.本文通过臂架系统的运动仿真给出了该产品的作业范围以及液压缸的参数,为合理设计臂架系统提供了准确数据.该方法和手段为同类产品的设计提供了借鉴.     

纵飘斜拉桥基于响应面法的粘滞阻尼器参数优化分析

针对现有粘滞阻尼器参数优化方法无法考虑地震动特性等多因素影响的不足,基于响应面原理提出了一种粘滞阻尼器参数优化分析方法.针对某纵飘体系斜拉桥,利用多项式响应面模型拟合桥梁地震响应关于阻尼器参数的函数表达式,通过方差分析法和F检验法对响应面模型进行精度检验和显著性分析,然后根据桥梁不同减震需求,构建了三种控制效果的目标函...     

响应面法优化微电解工艺处理PNP废水

试验采用微电解工艺处理模拟对硝基酚(PNP)废水。以铁碳为微电解填料,采用响应面法中Box-Behnken试验设计模型,以铁屑投加量、溶液初始pH值、反应时间等因素为考察指标,研究各因素及其交互作用对PNP废水去除率的影响。结果表明:PNP废水质量浓度为200mg/L、铁屑投加量为50g/L、pH值为2.5、反应时间为120min时,PNP和COD去除率分别达到96.05%和48.69%,与预测值仅相差0.29%和0.18%。可见,响应面法用于优化铁碳微电解工艺处理对硝基酚废水是可行且合适的。     

基于响应面法的给水厂污泥固化配比优化

为实现给水厂污泥资源化利用,选取生石灰、硅酸盐水泥和高吸水树脂对给水厂污泥进行固化处理。基于单因素试验对给水厂污泥固化参数进行初步筛选,采用响应面法设计复合固化剂的试验方案,以7 d无侧限抗压强度为响应值,确定固化剂最优配比。结果表明：影响无侧限抗压强度的固化剂排序为生石灰>硅酸盐水泥>高吸水树脂;生石灰和硅酸盐水泥的交互作用显著;生石灰、硅酸盐水泥和高吸水树脂的最佳掺量分别为47.43%、13.11%和0.45%,在此条件下,固化污泥的7 d无侧限抗压强度为0.51 MPa。响应面模型对无侧限抗压强度的预测值与实测值接近,说明模型可信度较高,这可以为实际工程应用提供设计参考。     

边坡稳定分析的非连续面拓扑优化技术

土工结构稳定性的极限分析方法研究一直是热点问题。提出的非连续面拓扑优化技术(DTO)的主要特征之处在于稳定性问题的极限分析根据节点及其连线而不是单元或实体来进行构造。替代的近似过程主要采用适量的栅格节点来离散问题几何域,临界破坏机构则由节点间的连线集构造而成。基于Mohr–Coulomb屈服准则构造目标函数,并通过优化来确定极限荷载系数。结合离散构造特征,引入孔隙水压力和安全系数,DTO可拓展处理涉及地下水的边坡稳定问题。DTO是建立临界破坏模式和确定相应安全系数的有效工具,而无需考虑滑移面的入口/出口限界或点的约束与假设。本研究以复杂条件下的边坡稳定性为例,深入分析DTO和其他各种方法所得结果的一致性和差异性。相关比较表明,对于材料特性要求高、几何边界和荷载作用条件复杂的边坡稳定分析而言,DTO技术是一种可靠的替代分析手段。     

响应曲面法优化Anammox-MBR工艺及膜表征

针对膜生物反应器(MBR)的厌氧氨氧化(Anammox)工艺常面临反应参数难以调控、污泥菌种难以富集等问题,基于Box-Behnken响应曲面法对Anammox-MBR影响因素进行了研究,并模拟得到总氮去除率的二次回归方程。结果表明:在最佳总氮去除条件(温度为36℃、HRT为10.01 h、无机碳源浓度为0.90 mg/L)下,响应曲面优化后的实测总氮去除率(88.98%)与响应曲面拟合所得模型的预测值(89.29%)基本吻合,该模型可用于优化Anammox-MBR对总氮的去除效能。经响应曲面优化后,PVDF中空纤维膜的热力学稳定性下降,活化能降低;膜丝表面官能团发生了变化,增加了醛羰基、羧酸羰基、酯羰基和酮羰基等基团;中空纤维膜表面在调控优化过程中附着污泥、微生物等物质而导致粗糙度增加,总体上有向膜污染发展的趋势。     

再生骨料混凝土路面耐磨性的研究

采用单因素扫描法系统考察了再生粗骨料的取代率、水胶比、砂率、胶凝材料的总用量等因素对再生混凝土耐磨性能的影响,分析了其产生的原因.在单因素试验的基础上,通过响应面法对影响再生混凝土耐磨性能的显著因素进行了更进一步的研究,并建立了相应的预测模型.结果表明:再生骨料的取代率和水胶比对再生混凝土耐磨性影响最为显著,砂率和胶凝...     

基于响应面法的隧道可靠度分析及其指标确定

在隧道初次衬砌的设计中还依赖经验法和现场的监测数据,规范也没有明确地给出隧道初次衬砌的目标可靠指标值.以大瑶山隧道基础数据为计算依据,以隧道初次衬砌作为研究对象,采用"地层-结构模型"分析了衬砌在极限承载能力作用下的可靠度.主要内容包括:分析、计算了各个变量的统计特征,结合这些变量应用同济曙光软件计算了初次衬砌在Ⅲ级围岩下的受力情况;利用响应面法计算了隧道初次衬砌的功能函数;根据所计算的内力值分析了作用效应的统计特征和抗力的统计特征;通过一次二阶矩法计算初次衬砌的可靠指标,并用MATAB软件得以实现;最后,利用校准法给出了Ⅲ级围岩初次衬砌的目标可靠指标值.     

响应面法优化3D打印砂浆的性能

用响应面法分析了调凝组分与调黏组分对3D打印砂浆建造性和凝结时间的影响规律.结果表明：快硬硫铝酸盐水泥作为调凝组分能有效缩短砂浆的凝结时间;羟丙基甲基纤维素增稠剂与硅酸镁铝作为调黏组分可以提高砂浆的触变性,但会延缓砂浆的凝结;基于响应面法采用线性模型和二次模型拟合砂浆建造性、开放时间和凝结时间,模型具有显著性;经过响应面优化,可配制出凝结时间可调、建造性良好且开放时间合适的3D打印水泥基材料.     

运用表面响应法的低速撞击下智能组合板分析和优化

对一形状记忆合金（SMA）电线的体积分数、方向、沿厚度定位等的优化处理,可将内含SMA电线的组合板在低速撞击中的最大横向挠度减至最小。智能组合结构中SMA电线几何特性优化处理的好坏对于后续的工作非常重要。利用表面响应法（RSM）对一个有效精确模型进行研究（该模型能够计算内含SMA电线的智能组合板的挠度）,该方法可以将挠度比构建为一个数学函数。在试验中采用了一阶剪力变形理论、傅里叶级数和板的微分控制方程等分析方法。采用一个由springs-masses组成的含有2个自由度的系统来模拟撞击物和板的交互作用。同时采用了一个非线性数学模型,用于模拟SMA电线中的体积分数和分层顺序（方向和沿厚度定位）。结果显示：相比其他影响因素,体积分数在结构优化设计中尤为重要。     

响应曲面法研究溶藻细菌溶藻效应的环境因子

利用响应曲面法研究了影响溶藻细菌S7对水华鱼腥藻溶藻效应的三个环境因子(培养温度、光照度、pH值)的交互作用,建立了溶藻细菌S7对水华鱼腥藻去除率的二次回归方程,通过响应曲面分析得到优化组合。结果表明,当培养温度为33.06℃、光照度为3 312 lx、pH值为6.26时,溶藻细菌S7对水华鱼腥藻的溶藻效应最佳,对水华鱼腥藻的去除率为91.40%。经验证,模型拟合度良好。     

响应面法优化糖化参数提高麦汁还原力

以港啤-1号麦芽为原料制取麦汁,并以所得麦汁还原力为考核指标,运用Plackett-Burman筛选试验确定糖化参数中影响麦汁还原力的显著因素及影响程度依次为糖化初始p H值>糖化温度>蛋白质休止温度。随后通过三因素三水平的Box-Behnken响应面分析法得出最佳蛋白质休止温度、糖化温度和糖化初始p H值分别为52℃、66℃和5.4,该条件下麦汁还原力可达到2.388±0.019mmol Vc/L。     

响应面法优化棘孢木霉产厚垣孢子发酵工艺

采用响应面法(Box-Benhnken Design)对影响棘孢木霉(Trichoderma asperellum)ZJSX5003菌株产厚垣孢子的4个主要因素(黄豆饼粉-玉米粉用量,甘油添加量,装液量,初始pH)进行了研究。通过对试验数据进行方差分析考察了各因素及其交互作用对厚垣孢子产量的影响;进行回归分析并建立基于统计学的回归方程,计算获得最佳发酵条件:大豆饼粉-玉米粉用量33.25g/L、甘油添加量8.86ml/L、装液量99.35ml/500ml、初始pH值3.26,此时预测的厚垣孢子产量为9.56×10⁷个/ml。在此条件下,实际测得厚垣孢子产量为9.84×107个/ml。在此条件下,实际测得厚垣孢子产量为9.84×10⁷个/ml,达到理论预测值的97.07%,且比优化前提高了69.07%,进一步采用10L发酵罐进行适用性验证,厚垣孢子产量达到1.75×107个/ml,达到理论预测值的97.07%,且比优化前提高了69.07%,进一步采用10L发酵罐进行适用性验证,厚垣孢子产量达到1.75×10⁸个/ml,比摇瓶发酵的产量高,为木霉菌厚垣孢子菌剂开发提供了理论依据。     

Box-Behnken效应面法优化玄参的提取工艺

目的:应用Box-Behnken效应面法优化玄参的提取工艺。方法:以乙醇体积分数、溶媒比、提取时间为自变量,以总评"归一值"(包括安格洛苷C、哈巴苷、哈巴俄苷的含量及浸膏率)作为因变量,对自变量的各个水平采用二项式拟合,用Box-Behnken效应面法对提取工艺进行优化。结果:玄参的最优提取工艺为:提取时间75min,溶媒比为8倍,82%的乙醇,提取2次。二项式拟合复相关系数高(r=0.9777),回归模型的预测值与测定值的偏差率为-2.51%。结论:Box-Behnken效应面法优选的玄参提取工艺,合理可行,操作简便。     

径向基函数随机响应面法

针对随机响应面法对非正态分布响应与标准正态分布输入之间的复杂非线性隐函数拟合不够理想的问题,基于径向基函数在杂散数据拟合方面的优异性能,提出使用径向基函数替换Hermite多项式来解决复杂非线性隐函数拟合问题。以若干个非线性解析函数和钢管混凝土肋拱极限承载力不确定性问题作为算例,验证该方法对非正态分布响应拟合的精确性和对工程问题的适用性。算例结果表明,基于径向基函数随机响应面法对高度非线性的响应与输入隐函数拟合较好;在多参数钢管混凝土拱极限承载力不确定性问题中,精度较高,且比Hermite多项式样本点数量少。