基于NSGA-II算法的超轻型火炮摇架多目标优化设计

针对超轻型火炮摇架减小质量、提高刚度的设计要求,基于有限元法和多目标优化设计方法,建立了摇架多目标优化数学模型。以摇架质量和刚度为优化目标,以摇架强度为约束条件,选择了摇架外形结构尺寸和摇架钢板厚度为设计参数,采用改进非支配排序遗传算法(NSGA-II)作为优化方法。通过优化得到了摇架Pareto最优解集,优化结果对超轻型火炮摇架设计具有指导意义,同时,该优化设计方法为处理薄壁结构优化问题提供了一种新的设计思路。     

火炮上架的多目标拓扑优化

为避免火炮上架单目标优化时无法考虑其它工况的缺点,提出将归一化指数加权准则与固体各向同性材料惩罚模型方法相结合的火炮上架多目标拓扑优化方法。应用所提方法对某型火炮上架进行多目标拓扑优化设计,得到同时满足火炮后座与复进工况下刚度要求的上架最优拓扑结构。对上架结构进行了有限元验证,确认所提方法的可行性。     

大型风电齿轮箱行星架结构分析及优化

随着风力发电机组向大型化发展,对齿轮箱寿命和可靠性的要求也越来越高,对风电增速箱结构件进行计算分析也显得越来越重要.文中利用CAE技术对大型风电齿轮箱行星架进行了有限元分析,探讨了行星架各截面的应力和变形规律,并进行了结构优化,以寻求质量轻、受载变形小的行星架结构设计.     

某轻型155mm火炮射击稳定性仿真

轻型155mm火炮威力大、重量轻,射击稳定性是其核心问题。建立了某轻型155mm火炮的虚拟样机模型,分析了火线高、后坐长度、驻锄作用面积、土壤刚度等因素对射击稳定性的影响。研究表明:火线高和后坐长度对射击稳定性影响极大,通过两者合理取值可以保证该型火炮的射击稳定性。     

偏航变桨减速器单臂行星架结构分析及优化

偏航变桨减速箱一般采用多级行星传动,由于受轴向尺寸的限制,也为了加工、装配方便,多采用单臂行星架结构,但单臂行星架存在刚性较差、受力不好等缺点。利用CAE技术对偏航变桨减速箱单臂行星架进行了有限元分析,并进行了结构优化,以寻求质量轻、变形小的单臂行星架结构设计。     

轻型牵引火炮高平机结构设计及有限元分析

根据某轻型牵引火炮的结构特点,对现有高低机和平衡机部分进行结构改进,该结构利用气压推式平衡机克服起落部分重力矩,运用螺杆式高低机实现自锁并承受不平衡力矩.采用有限元分析软件Abaqus对高平机易遭到破坏的两种工况进行刚强度及屈曲分析,根据分析结果,验证高平机结构设计是否合理.     

基于有限元法的NW型行星架结构优化

介绍了NW型行星架结构及工作原理,基于有限元方法对NW型行星架结构进行了可靠性分析。根据分析结果,针对行星齿轮轴相对变形量与最大螺栓利用率两个不达标项进行结构优化。结构优化后,NW型行星架结构的行星齿轮轴相对变形量和最大螺栓利用率均满足要求。同时对NW型行星架结构进行疲劳损伤校核,确认NW型行星架结构发生疲劳损伤的风险较小,与高周扭转疲劳试验结果吻合。     

重型工业齿轮箱行星架结构优化分析

为解决重型工业齿轮箱行星架装配难度高和生产效率低的缺点,提出新型的行星架-柱销装配结构。利用有限元对行星架受力情况进行分析,探讨了行星架与柱销在不同装配间隙下应力和变形的规律。结果表明,采用新型的行星架-柱销装配结构在满足受力的情况下,间隙配合加焊接的结构在保证连接可靠性的同时,解决了加工难、生产效率低的缺点,节约了加工成本,提高了齿轮箱的可靠性。     

基于拓扑优化的工业机器人大臂的轻量化设计与分析

为实现工业机器人轻量化、提高负载自重比和减少能耗的目标,以某20kg负载搬运工业机器人大臂结构为研究对象,对其进行了结构优化设计分析.通过构建动力学模型获得工业机器人大臂在极端工况下的关节载荷,对其进行静动态特性分析,找出可改进的薄弱部位,并对其进行拓扑优化和模型重构.结果 表明,在质量减轻8.67％的同时,变形、应力...     

某机载设备安装架轻量化设计与分析

机载设备对质量有着极高的要求。文中以有限元分析方法为主要研究手段,开展了某机载电子设备安装架的拓扑优化和结构构型设计,对比分析了该安装架轻量化设计后的质量指标、模态频率及随机振动条件下的应力响应值。经拓扑优化后该安装架质量减轻了21.23%,基频降低了5.66%,安装孔处随机振动最大应力响应值增大了2%,但最大应力值仍低于对应材料的屈服极限,具备足够的强度裕度。分析结果证明了该轻量化设计方法的可行性。     

某轻型火炮高平机模态分析

采用有限元法和软件ANSYS Workbench建立了某轻型火炮高平机的有限元模型,通过对高平机结构的模态分析得到了其固有频率和振型。与外部激振频率的比对评估显示,高平机前6阶模态固有频率相对较高,且在路面激励、发射引起的激振共振频率范围之外。研究结果表明高平机满足动态特性条件,这为后续进行高平机的设计改进和振动特性优化提供了依据。     

基于模糊多目标遗传算法的飞行器模拟件结构参数优化

空间飞行器模拟件的设计是一个具有约束的多目标多准则优化问题。本文在建立空间飞行器模拟件参数优化的数学模型的基础上,将模糊多目标决策理论用于飞行器模拟件的结构参数优化,提出了一种新的模糊评价指数。结构参数优化的结果已经用于某试验系统。     

结构优化在空间可展开天线中的应用及展望

空间可展开天线是航天领域发展的重要方向,具有重大战略意义和重要经济社会价值。首先,对结构优化技术、面向增材制造的拓扑优化与点阵填充等先进轻量化设计技术的应用进行综述;然后,根据典型使用环境和设计要求,着重介绍近年来结构优化技术在空间可展开天线零部件结构优化和馈源阵支撑结构概念设计中的典型应用案例;最后,考虑未来空间超大口径及高精度可展开天线的设计需求,对先进轻量化设计技术的应用前景进行展望。结构优化技术与设计经验相结合,正在推动设计理念的创新,将成为先进航天器设计的核心工具和必备的标准流程。     

多目标优化在新车型总体轻量化设计中的应用

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开发了一款跟原车型结构相似、整车尺寸加长加宽加高的新车型,将整车长度、整车高度、整车宽度及部分零件厚度作为设计变量,采用最优拉丁实验设计方法进行了样本数据设计,并且采用移动最小二乘响应面方法构建了白车身NVH、白车身关键区域强度及白车身质量等性能参数的多目标优化系统的近似模型,利用多目标遗传优化算法NSGA-Ⅱ(非支配解排序遗传算法)对近似模型进行优化。在满足白车身关键区域内强度、白车身NVH等约束性能的同时,追寻车内新增空间最大化,并实现了新车型的轻量化设计。 
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基于有限元方法的磁流变阻尼器多目标优化设计

在分析了影响磁流变阻尼器阻尼性能的参数基础上,建立了磁流变阻尼器的多目标结构优化设计数学模型。结合磁场与结构耦合分析,利用一阶优化有限元法对其进行了优化计算,优化达到了预期的效果,为磁流变阻尼器多目标结构优化设计提供了参考依据。     

基于多目标优化的钢-铝混合轻量化车架设计

以国产某SUV车架为研究对象,建立了车架有限元模型,对车架进行弯曲刚度、扭转刚度分析,并进行模态分析和模态试验,验证模型的有效性。利用正交试验法确定了材料轻量化部件,并将这些部件的钢材料替换成铝合金,得到钢-铝混合轻量化车架。针对钢-铝混合轻量化车架刚度和模态性能的减弱问题,采用基于折中规划法的多目标形貌优化方法对部件进行优化改进,提高了车架的刚度和模态性能。设计结果表明,使用钢、铝材料结合多目标优化方法设计的钢-铝混合轻量化车架相比原钢质车架在保证一定的刚度和模态性能条件下,质量减轻了6.7kg。     

基于结构优化的客车骨架轻量化设计研究

建立了某大型客车车身骨架FE模型,获取了自由模态参数以及静态弯曲和扭转工况下的刚度和强度特性。基于分析结果,对车身骨架结构形式进行了改进。利用优化设计方法,建立了以客车薄壁梁厚度为设计变量,车身总体积和表征车身刚度的状态量为响应的优化模型。通过对影响车身轻量化和力学性能指标构件的灵敏度分析,筛选了设计变量,重新建立了以车身骨架总体积最小为目标的优化模型,得到了轻量化效果明显的优化方案。最后对轻量化模型进行典型工况分析,与初始模型进行了对比,验证了优化方案的可行性。     

基于正交试验的潜水器耐压壳体的结构优化设计

潜水器的质量大小直接影响其性能,设计时要求潜水器在满足强度、刚度等要求的前提下,要尽可能减小其质量。应用正交试验的方法来实现潜水器耐压壳体结构的优化,但用正交试验方法处理约束问题比较复杂。因此将以质量最小化为目标和以强度要求为约束条件的优化设计问题转化为无约束多目标的优化设计问题。得出各个参数对壳体的强度和质量的影响规律,最后运用综合平衡法得出最优的设计方案。     

高速列车头型气动外形关键结构参数优化设计*

降低列车运行阻力和气动噪声是提升高速列车速度能力和环境适应性的有效手段。针对气动阻力、气动噪声这两项优化目标,利用Isight软件建立了集参数化驱动建模、计算网格划分、气动计算、优化分析等步骤的高速列车新头型气动性能自动优化设计流程,运用基于多目标遗传算法NSGA-II的优化设计方法,对鼻尖高度、排障器前端伸缩量、转向架区域挡板倾角等关键设计变量进行了优化设计以及与气动阻力和气动噪声的相关性分析,在此基础上提出了综合性能较佳的新头型气动外形。通过计算结果可知,① 鼻尖高度对整车阻力和头车表面最大声功率均为正相关关系;② 转向架区域隔墙倾角对整车阻力和头车表面最大声功率影响的相关性最大;③ 通过优化转向架区域隔墙倾角可有效降低该处气动噪声的表面声功率。     

基于Pareto挖掘的白车身侧碰安全件轻量化优化设计

为提高白车身轻量化优化效果,提出了熵权灰色关联分析法用于挖掘非支配Pareto解集中的最优解。建立了白车身及整车侧碰有限元模型,通过实车侧碰试验验证了所建模型的准确性。以侧碰安全件料厚为设计变量,综合考虑白车身弯扭刚度、振动频率等基本静-动态性能及侧碰安全性能,构建径向基函数神经网络结合Kriging（RBFNN-Kriging）混合近似模型并联合第二代非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ算法）进行了多目标优化。最后,提出了熵权灰色关联分析法计算所有非支配Pareto解的灰色关联度,并以此为评价指标进行多目标决策。优化决策结果表明：在满足白车身性能设计基线的要求下,白车身侧碰安全件质量减小了2.68 kg,取得了较好的轻量化效果。