多轴数控专用机床床身动态特性的可靠性优化研究

针对多轴数控专用机床床身重量大、成本高的问题,将可靠性优化方法应用到床身的优化中。研究了床身的动态特性,集成Pro/E、ANSYS和Isight建立了可靠性优化的响应面近似数学模型,分析了设计变量对床身动态特性的影响;将床身重量最轻作为优化目标,以床身动态特性的可靠度为性能约束,采用多岛遗传算法对床身的壁厚、加强筋的厚度和数量进行了可靠性优化设计。研究结果表明,优化后的床身重量减小15.23%,动态特性的可靠度由99.971%提高到99.999 99%。     

基于Isight的提升机主轴静强度优化设计

为了提高矿井提升机主轴的工作性能,减轻主轴的质量,提出了一种基于Isight多学科多目标优化软件环境下的主轴结构优化设计方法。运用Isight集成三维建模软件Solidworks及有限元分析软件Abaqus,创建一套主轴结构优化集成系统。针对某型号矿井提升机的主轴,以其结构尺寸为设计变量,采用组合优化策略进行优化求解。优化后,主轴的质量减小8.68%,其工作性能有一定程度的提高。     

邮船大跨距板架参数化建模和动力学分析程序开发

针对豪华邮船大跨距板架静力学和动力学分析需要进行大量繁琐建模工作的问题,研究NAPA、MSC Patran/Nastran等多个软件协同运行的方法,借助Visual Studio开发流程化设计程序,并通过Isight优化软件验证程序的适用性。该程序可实现邮船多层大跨距板架设计的参数化建模和自动分析计算,从而快速获得多方案设计结果,提高设计和分析效率。     

2-RPU/SPR并联机构的多目标6Sigma稳健性优化

将Isight软件的NSGA-Ⅱ方法应用于2-RPU/SPR并联机构的6Sigma稳健性优化。方法建立2-RPU/SPR并联机构的工作空间、运动学灵巧度、刚度、最大和最小承载能力五个性能指标,设置约束条件,运用Matlab软件编程,并用Isight软件进行集成,进行确定性优化,得到优化解,在有噪声干扰的前提下,运用Isight对优化解进行6Sigma稳健性分析,进而运用NSGA-Ⅱ方法对这五个目标函数进行6Sigma稳健性优化。结果优化结果前后优劣对比,获得6Sigma稳健性优化后的良好结果。结论根据优化结果,并结合实际工况可选择最优设计参数,提高机构抗噪声干扰的能力,为高精密领域的包装机械提供一种高效直观的优化设计方法。     

基于Isight平台对翼型Gurney襟翼的优化设计

为了获得风力机襟翼的优化结构,本文采用多学科设计优化框架软件ISIGHT、CFD软件Fluent以及遗传算法,针对加装襟翼式结构的气动性能进行了优化设计。软件集成了襟翼的参数化表达、网格划分、流场分析、结构优化设计四个模块,实现了多学科领域的精确分析和整个优化循环过程的自动化运行。优化结果表明:Gurney襟翼的设计高度为弦长的2%、设计宽度为弦长0.2%将得到最大的升阻比,上述研究结果和实验结果一致。本文的研究方法可为襟翼及其他气动外形优化设计提供参考。     

基于工况影响的插电式混合动力汽车控制策略优化

根据其城市公交车的运营线路、运行类型及线路覆盖区域,选取20条代表性公交线路上对应的20辆公交车,采集一个月的行驶数据,利用短行程分析法结合主成分分析及优化的K均值聚类算法实现各片段的合理分类,从而拟合出反映这一城市公交车运行特点的行驶工况。利用AVL-Cruise整车仿真平台验证该工况合成的有效性和必要性,同时引入Isight优化平台实现针对该城市公交车整车控制策略关键参数的优化标定。结果表明,控制参数优化后整车综合油耗降低8.7%,与RCP测试的仿真结果相对误差仅为2%,验证了优化后的控制策略的有效性。     

基于Isight硫化罐卡箍的结构优化设计

应用CAE软件Proe、Ansys和协同优化设计软件Isight,构建了基于Isight的协同优化设计平台,利用这一平台并基于分析设计的思想,完成了对硫化罐卡箍的结构优化设计。研究表明：在不增加硫化罐卡箍质量的前提下,通过改进其结构参数可以显著改善卡箍的受力状况,最大当量应力可由213.05 MPa降至148.349 MPa,降幅达30.37%,从而为硫化罐卡箍的轻量化设计提供了依据。     

基于Isight的BLISS算法框架

介绍多学科优化设计(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)算法的核心和应用价值,概述BLISS算法的总体框架.以2个相互耦合系统的方程组为算例,利用Isight搭建BLISS算法流程并进行求解.计算结果表明:BLISS算法的优化效果良好,收敛速度快,因此BLISS是很有价值的MDO算法.     

正碰假人胸部保护性能的影响因素分析

为分析50 km/h正面刚性壁障碰撞试验中影响乘员胸部保护性能的主要因素,用MADYMO建立某车型的正面碰撞模型,用Isight和全因子矩阵方法进行仿真分析,研究安全带限力值、安全气囊的点火时刻和气囊拉带长度等3个参数对胸部压缩量的影响.结果表明,安全带限力值是影响胸部压缩量的最主要参数.降低安全带限力值可减小胸部压缩量,但同时需要调节气囊点火时刻、气囊拉带长度等保证气囊刚度,避免头部HIC36值超标。     

改进鲸鱼优化算法及涡轮盘结构优化

涡轮盘是航空发动机的核心零件,通过智能优化算法对涡轮盘结构进行优化,降低涡轮盘质量,有助于提升推重比。研究并改进了新型鲸鱼优化算法对涡轮盘截面进行结构尺寸优化。改进的鲸鱼优化算法中创新引入差分变异策略,交叉操作和常规变异策略以增强鲸鱼优化算法跳出局部最优解的能力。特别地,以改进的鲸鱼优化算法（Decomposition evolution based whale optimization algorithm,DEWOA）为例对Isight平台进行二次开发,与Isight平台中的五种算法和基本鲸鱼优化算法就八个单目标测试函数进行了对比,在均值和方差等指标验证了改进算法的稳定性和寻优性能。而且,将结合改进鲸鱼优化算法的Isight优化模块组件与有限元分析方法在Isight平台中集成为全自动化优化流程,对航空发动机涡轮盘进行结构优化,并与其他四种算法的涡轮盘结构优化结果进行对比。实验结果表明改进的鲸鱼优化算法对涡轮盘减重达26.09%,超过自适应模拟退火算法减重比2.24%,超过多岛遗传算法减重比5.29%,超过鲸鱼优化算法减重比1.94%,落后于指针自动优化算法减重比0.39%,但改进的鲸鱼优化算法收敛速度更快,达到最优解的代价更小,表明了改进鲸鱼优化算法在工程实际问题上的实用性和通用性。