载重汽车变速器壳体加强筋布置的优化设计

为了提高载货汽车变速器壳体强度,在其内部布局加强筋.在布局优化过程中,以应力约束条件下加强筋的最小质量为目标函数,加强筋被布置在高应变能或应力的位置,利用加强筋单元应变能灵敏度和一种迭代计算中高效的重分析方法提高计算速度,通过确定加强筋单元的使用效率决定加强筋单元删除或保留.计算结果表明:经过2次迭代优化,变速器壳体结构的最大主应力从1.12×108Pa下降为9.86×107Pa,达到设计要求.应用加强筋的布局优化,可以有效地提高汽车变速器壳体结构强度.     

飞轮壳结构刚度对机体NVH性能的影响

以某柴油机为例,研究飞轮壳结构刚度对柴油机机体振动问题的影响.建立发动机整机多体动力学计算模型,并对发动机虚拟样机模型进行试验验证;引入拓扑优化计算方法,以飞轮壳结构刚度最大为优化目标,飞轮壳体积比为约束条件,单元密度为设计变量对飞轮壳结构进行优化设计;并结合工程设计经验对优化后的飞轮壳模型重新建模.分析在安装新飞轮壳之后发动机机体振动和声学特性,计算结果表明,在对飞轮壳结构进行优化设计之后,机体振动问题得到了有效的缓解,辐射声功率级降低了0.3 dBA,提高飞轮壳结构刚度能够有效降低机体振动,改善机体振动、声学性能.     

塑料机油冷却器盖加强筋参数的多目标优化

在塑料机油冷却器加强筋参数优化设计中,为了有效地降低振动噪声及提高罩盖强度,结合流固耦合、响应曲面法(RSM)、带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对塑料机油冷却器盖加强筋参数进行多目标优化.采用流固耦合的方法对原塑料机油冷却器盖的振动噪声水平进行预测,根据预测结果识别出对噪声贡献度较大的耦合模态频率;计算流体压力作用下罩盖的应变能;在罩盖底面布置加强筋,基于最优拉丁超立方设计和响应曲面法(RSM)建立加强筋设计参数与识别出的耦合模态频率、应变能和加强筋体积之间的近似模型;以耦合模态频率、应变能及加强筋体积作为优化目标,应用NSGA-Ⅱ对加强筋设计参数进行优化.结果表明,相对于原塑料机油冷却器盖,总声功率级降低了1.6dB,应变能降低了1 561N·mm.     

板壳加筋结构的组合优化

提出了一种将结构加筋布局优化和结构参数优化相结合的优化方法。该方法先对结构中的加强筋进行布局优化,然后再优化结构参数。在加筋布局优化中,用单元应变能密度灵敏度作为删除单元的准则。在参数优化中,目标函数和约束函数被近似地表示为二阶表达式,并用改进的DFP(Davidon,Fletcher and Powell)方法来求优化解。为了降低计算复杂度,采用组合近似(CA)方法对修改后的结构位移和应力进行重分析,并应用该方法对储水箱结构进行了结构优化设计。数值结果表明,该方法处理板壳加筋结构优化问题十分有效,而且容易在计算机上实现。     

板壳加筋结构的组合优化

提出了一种将结构加筋布局优化和结构参数优化相结合的优化方法。该方法先对结构中的加强筋进行布局优化,然后再优化结构参数。在加筋布局优化中,用单元应变能密度灵敏度作为删除单元的准则。在参数优化中,目标函数和约束函数被近似地表示为二阶表达式,并用改进的DFP（Davidon,Fletcher and Powell）方法来求优化解。为了降低计算复杂度,采用组合近似（CA）方法对修改后的结构位移和应力进行重分析,并应用该方法对储水箱结构进行了结构优化设计。数值结果表明,该方法处理板壳加筋结构优化问题十分有效,而且容易在计算机上实现。     

基于遗传算法的传感器优化布置

为解决空间网格结构模态测试中的传感器位置优化布置问题,提高采集数据信息的完备性,采用遗传算法优化传感器布置位置.在解的编码过程中采用二维数组,每一行存储一个可行解;采用强制变异避免遗传算子操作过程中出现同一个位置重复布置的问题.为了提高收敛速度,将基于模态矩阵QR分解的传感器优化布置结果作为第一代父群.对单层球面网壳进行优化计算后,将基于遗传算法的优化结果和QR分解得到的结果进行了应变能指标和相关性矩阵(MAC)的比较,发现前者不仅在应变能指标有大幅度的提高,而且相关性矩阵也有相应改善.     

异型钢箱混凝土索塔锚固区空间力学行为研究

为了掌握异型索塔钢锚箱在索力作用下的受力性能和应力分布,以某主跨555m长的三塔斜拉-自锚式悬索组合体系桥为工程背景,通过ANSYS中APDL命令流参数化编程,分别采用空间实体单元与壳单元建立了不同的索塔钢锚箱有限元模型,对索塔锚固区在最不利荷载组合作用下的受力性能进行了研究,并考虑了在不同加力方式下钢锚箱应力状态和分布特点。结果表明:在最不利荷载组合作用下,采用初应变加力方式,在锚垫板与承压板位置处应力较集中;采用均布力加载方式下,实体单元与壳单元计算结果较为吻合,能真实反映钢锚箱受力状态,但壳单元角点接触部位易出现应力计算失真。此计算结果为设计提供依据,对同类型的桥梁设计有一定的设计参考价值。     

基于拓扑优化技术的光电平台弹性轴优化设计

竖直方位弹性轴系是机载光电平台关键部件以及主要承受载荷的部件,由于其负载重大,所以竖直弹性轴的强度、刚度与基频频率将直接影响光电平台的跟踪精度与稳定性。本文采用拓扑优化技术结合挠性设计思想对弹性轴进行结构优化设计,合理布置加强筋位置,弹性轴质量减轻38.5%,壁厚减小40%,基频数值提高19.7%,且在高温载荷下由于温度应力引起最大变形量减小23%,在不影响机械性能以及热性能的前提下优化结构,减轻了重量。     

基于离散变量的网壳结构优化设计

以杆件横截面及工程中常用的两种球节点体积为设计变量 ,以工程造价为目标函数 ,采用基于离散变量的两级优化方法对空间网壳结构进行了优化设计 ;并采用Algor软件对优化设计结果进行了验证。为提高精度 ,在优化设计过程中采用了 0阶修正。最后通过两个算例 ,与满应力优化设计结果进行了比较 ,验证了该方法的正确性和有效性。     

基于离散变量的网壳结构优化设计

以杆件横截面及工程中常用的两种球节点体积为设计变量,以工程造价为目标函数,采用基于离散变量的两级优化方法对空间网壳结构进行了优化设计;并采用Algor软件对优化设计结果进行了验证.为提高精度,在优化设计过程中采用了0阶修正.最后通过两个算例,与满应力优化设计结果进行了比较,验证了该方法的正确性和有效性.     

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。     

基于畸变比能全局化策略的应力拓扑优化

针对受体积约束的应力最小化连续体结构拓扑优化,提出一种改进的双向渐进结构优化方法. 使用Kreisselmeier-Steihauser函数建立畸变比能的全局化函数,以克服应力优化计算量大的难题. 利用伴随变量法求解单元灵敏度,并引入灵敏度过滤及修正方法稳定优化过程. 双向渐进结构优化方法通过逐渐增加和删除单元,使结构进化至最优构型. 3个典型的拓扑优化算例结果表明：提出的方法可有效提升应力拓扑优化的计算效率;与柔度最小化拓扑优化相比,使用适当的凝聚函数参数消除了结构中的应力集中效应,最优设计中的最大应力值较原设计有不同程度下降,提高了结构的强度. 双向渐进结构优化方法使用离散设计变量避免了应力奇异现象,拓扑优化结果的边界清晰.     

基于蚁群算法的配水树状管网优化布置

配水树状管网优化布置属于典型的组合优化问题.本文应用图论和蚁群算法进行配水树状管网优化布置,分别用管网总长度最短和管网投资最小作为优化目标,并用算例与Dijkstral算法、Kruskal算法和单遗传算法相比较.研究表明该方法是可行和有效的,能减小管网工程投资和提高设计效率,在给排水管网优化布置中有较为广阔的应用前景.     

基于遗传算法的多目标双行车间布局改善方法

在原有布局的基础之上,对双行布局车间进行布局改善。建模过程中,以物料搬运成本、改善过程中产生的设备移动成本,以及基于生产节拍的效率成本作为目标,同时考虑到了车间中的通道和各设备的搬运出入点,应用遗传算法进行求解,并进行了适应度函数的尺度变换以避免早熟。通过实例演示了该布局方法的操作过程及有效性。     

基于遗传算法的桁架结构布局优化设计

利用遗传算法在Matlab语言环境中对桁架结构进行布局优化设计方法的研究,分别选择杆件截面面积、节点坐标、杆件存在状态为设计变量,同时进行截面尺寸、形状、拓扑三个方面的优化.讨论了实现过程中一些问题的处理,利用结构可能的拓扑形式编号为设计变量进行拓扑优化等,提出利用一个变量控制参数boundsops解决了多类型参数联合编码和离散变量的问题,提出一种结构优化设计实用方法.算例表明,提出的基于遗传算法的桁架结构布局优化设计方法进行桁架结构的布局优化设计比较容易实现,简单、有效,可以产生很好的效益.     

风环境视野下基于AI的高层住宅总图生成方法

针对高层居住区布局的自动生成方法和风速预测技术进行研究,设计主要用于住宅布局自动生成、风环境性能模拟与对比寻优的方法. 根据中国长三角地区居住区数据提取和建筑法规,提出遗传算法的适应度函数和优化目标,建立建筑布局自动生成算法;利用全卷积神经网络 (FCN) 的图像学习特点,构建基于全卷积神经网络的计算流体动力学 (CFD) 代理模型,得到优化布局的风速分布特征. 实验结果表明,所提出方法的误差在有效范围内. 此外,相比传统风环境模拟软件Phoenics,所提出方法能显著降低风环境模拟耗时,并有效避免建筑师个人经验的局限性问题. 该方法可以自动学习方案排布,快速得出特定容积率与地块条件下高层住宅布局的最优解法,为当今快节奏的建筑设计提供人居环境性能方面的指导.     

感应耦合电能传输系统的设计

针对感应耦合电能传输系统(ICETS)的互感模型,提出设计ICETS的三要素法：即通过耦合系数、可分离变压器原副边自感比值和副边能量接收电路的品质因数三要素设计ICETS.该方法在谐振状态下,将ICETS的特性参数表示为三要素的函数,根据可分离变压器的传输效率和器件应力要求进行系统设计.论文分析比较ICETS的4种补偿电路,并以原边串联补偿、副边并联补偿（SP）电路为例,设计输出功率为100 W的ICETS样机.结果表明,用三要素法设计ICETS,可分离变压器效率高,补偿电容电压应力小,样机实验证明所提三要素法的正确性.     

基于合理布置的三支臂弧门主框架优化设计

为了获得三支臂表孔弧门主框架的全局最优尺寸,提出一种基于合理结构布置的三支臂表孔弧门主框架优化设计方法.以三支臂表孔弧门的主纵梁在支承处横截面的转角为零为布置原则,通过力学分析得到弧门主框架合理的布置形式;在此基础上,以框架重量最小为目标,并考虑强度、刚度、稳定性等约束条件,建立弧门主框架的优化模型;应用序列二次规划(SQP)算法对优化模型进行求解.结果表明：考虑弧门主框架合理结构布置的优化设计可有效减轻弧门主框架自重,并能改善框架内力分布,从而取得比以往仅考虑尺寸优化更加合理的弧门结构形式,提高经济效益,可为三支臂表孔弧门的设计提供参考.