基于响应面法(RSM)的锻造预成形多目标优化设计

以航空发动机涡轮盘锻件为研究对象,应用响应面法(Response Surface Methodology,RSM)和有限元数值模拟(FEM)对锻造过程预成形设计的多目标优化问题进行了研究。首先以模具充填完整和提高锻件内变形均匀性为目标,建立了有限元数值模拟与响应面法相结合的二阶分析模型,并对优化结果进行了讨论。其次,在原优化设计的基础上以降低锻造过程的成形载荷为目标进行了预成形再设计。结果表明,应用响应面法可灵活有效的对难变形材料锻造预成形坯料形状进行多目标优化设计。

基于响应面法的短切玄武岩纤维抹灰砂浆配合比设计

为得到具有最佳力学性能且满足稠度要求的短切玄武岩纤维抹灰砂浆最优配合比,以水胶比、砂胶比、粉煤灰掺量为自变量,以砂浆稠度、抗拉强度、抗压强度、抗折强度为响应目标值,采用响应面法设计Box-Behnke试验,并建立回归模型,实现了满足既定目标稠度为70~110 mm的多目标综合优化,且对所提出的配合比进行验证试验。结果表明:水胶比对短切玄武岩纤维砂浆的稠度和强度有显著影响;最优配合比为水胶比0.35、砂胶比2.0、粉煤灰掺量20%时,其稠度、抗拉、抗压、抗折强度分别为97 mm、1.99 MPa、38.50 MPa、9.59 MPa;对于稠度和抗拉强度,回归模型的预测值和实测值误差低于4%,抗折强度及抗压强度的预测值和实测值误差分别为12%、28%,与玄武岩纤维混凝土抗压强度离散性大的特点一致,验证了响应面法对于短切玄武岩纤维抹灰砂浆配合比优化设计的可行性。

基于响应面法的铝合金筋板锻件工艺参数多目标优化

为了能获得更好的铝合金筋板类锻件锻造成形工艺参数,提出了基于响应面法(Response Surface Methodology,RSM)和有限元模拟技术(finite element simulation,FEM)的锻造成形工艺参数多目标优化策略.以铝合金筋板类锻件晶粒均匀性和锻造变形力作为评价指标,建立了有限元数值模拟与响应面法相结合的二阶分析模型,求得的回归模型拟合度达89.59%.并运用MATLAB软件求出可行设计空间中目标函数最佳工艺参数组合为始锻温度465℃、锻造速度8.7 mm/s、摩擦系数0.2.锻件的晶粒均匀性有了很大的改善,同时有效的降低了锻件变形力,并通过DEFORM-2D模拟和热加工图对其进行了验证,表明了所提出方法的有效性.

基于SVM的结构可靠度分析响应面方法

响应面法是解决隐式极限状态方程结构可靠度分析问题比较理想的方法,其关键问题是响应面函数的重构。根据响应面方法经验点集的小样本特点,利用支持向量机(SVM)对小样本数据良好的学习和泛化能力,用SVM重构结构响应面方程,建立了基于SVM的隐式极限状态方程结构可靠度分析的响应面方法。在此基础上,文中提出了改进SVM响应面方法,改进的方法充分利用每次有限元计算成果,大幅减少了有限元计算次数。算例表明本文方法具有很好的计算精度和计算效率。

基于响应面法和强度折减法的边坡可靠性计算研究

针对边坡安全系数是隐式函数的特点,提出将有限差分强度折减法和响应面法(RSM)相结合,分析边坡可靠性的方法。采用安全系数、破坏概率及对应的临界滑动面等,作为综合评价边坡稳定性的指标。算例验证表明,笔者提出的计算方法所得结果与其他方法比较接近,且更能反映边坡真实的工作状态。对某钢铁基地工程的昔格达组地层边坡,采用新的计算方法进行可靠度分析,对比研究确定性破坏模式和概率破坏模式中剪应变增量和破坏区的分布。研究结果表明,均值强度较高的边坡岩土体,如果变异系数较大,便仍处于较高风险水平,虽然边坡整体的安全系数满足工程要求;均值安全系数和最小可靠度指标对应的破坏模式也是有差别的。

响应面法优化硅藻土制备水玻璃工艺研究

以试剂型硅藻土作为硅源,通过碱溶法提取活性硅可制备SiO2气凝胶材料.通过响应面中的Box-Behnken试验设计方法,以SiO2溶出率和水玻璃模数的加权平均值为评价指标,优化硅藻土制备水玻璃工艺,以获得最优的工艺参数.试验结果表明,当碱硅质量比为3∶10,NaOH质量浓度为10%,反应温度为90℃时,水玻璃模数与SiO2溶出率的加权平均值达到最大值79.91%.

响应面法优化茶氨酸生物合成基因工程菌发酵条件的研究

本实验对具有茶氨酸生物合成能力的γ-谷氨酰转肽酶(γ-GGT)基因工程菌的发酵条件进行了优化。首先采用Plackett-Burman实验设计对影响γ-GGT活性的基因工程菌发酵条件进行筛选。然后将筛选得到的初始pH、培养时间、异丙基硫代-β-D-半乳糖苷(isopropylthio-β-D-galactoside,IPTG)诱导温度3个关键影响因素进行响应面分析,通过对二次多项回归方程求解得到该基因工程菌的最佳培养条件为初始pH7.32、培养时间6.67h、IPTG31.51℃诱导。γ-GGT活性的最大预测值为4.60U/ml,实验验证值为4.64U/ml。最后通过基因工程菌催化合成茶氨酸反应,得到茶氨酸的产量为35.18g/L。

响应面法优化紫薯花青素的超声波提取工艺

超声波技术是用于天然产物有效成分提取的一种非常有效的方法。本试验中以紫甘薯为研究对象,利用该技术对影响花青素提取的影响因素提取剂比例、提取温度、提取时间和料液比进行单因素试验,在此基础上,根据Box-Behnken的中心组合实验设计原理,采用三因素三水平的响应面分析法,以吸光度为响应值,研究上述几个因素对花青素的影响并对提取工艺进行优化,确定最佳工艺参数是:提取温度49℃,提取时间15 min,料液比1∶41(g/m L),在此条件下紫甘薯花色苷吸光度达到1.45。

响应面法优化富硒米曲霉的培养条件的研究

文章首先用单因素法分别对富硒米曲霉发酵的培养条件:转速、接种量、装液量进行了考察。确定了最佳培养条件为:转速180 r/min,接种量10%,装液量320 mL/L。在此基础上,采用中心组合试验设计结合响应面分析法(Response Surface Methodology,RSM)对影响富硒米曲霉的发酵条件进行进一步优化。结果表明,主要影响因素的最佳条件为:转速180 r/min,接种量10.5%,装液量364 mL/L,米曲霉的胞内硒产量为2.512 mg/g,与理论值2.529 mg/g,相差0.67%。因此,利用响应面分析法对米曲霉富硒的培养条件进行优化合理可行。

响应面法优化柑桔皮渣发酵蛋白饲料辅料及其配比研究

以柑桔皮渣为发酵原料,利用黑曲霉(A)、米曲霉(B)、扣囊腹膜胞酵母(C)三种菌种进行固态发酵,根据Plackett-Burman和Box-Benhnken实验设计,运用SAS和MATLAB软件,以发酵产品中可溶性蛋白和粗蛋白含量为考察指标,考察麸皮、玉米芯、玉米皮、秸秆、豆饼粕、废水、尿素、Na2HPO4、K2SO4、NaCl等十种辅料对发酵产品中蛋白含量的影响,确定最优辅料及其配比。结果表明,在发酵时间为3d、发酵温度为29℃条件下,当柑桔皮渣:麸皮:秸秆:尿素的质量比为20:3.25:4.97:0.04时,发酵产品中可溶性蛋白含量达到最大,为3.119mg/g。

响应面法优化粉煤灰基多孔陶瓷的制备工艺

为了探究沙柳木粉对于添加造孔剂法制备粉煤灰基多孔陶瓷的影响,在单因素试验的基础上,采用响应面法(RSM)优化制备工艺。依据回归分析研究添加造孔剂法制备多孔陶瓷的影响因子,获得较优的制备工艺:造孔剂添加量为15wt%,成型压力为10 MPa,保温时间为2 h,此条件下所烧制的多孔陶瓷显气孔率为34.23%。通过试验结果验证,响应面法对添加造孔剂法制备粉煤灰基多孔陶瓷最佳工艺条件优化方案合理可行。

基于响应面法的数控机床主轴系统热特性有限元模型修正

提出一种运用响应面法建立数控机床主轴系统有限元热特性分析的近似模型的数值方法。将主轴系统热特性温度误差与热载荷参数之间的隐性关系用显示函数近似表达出来,代替原有的有限元模型。在此基础上对有限元模型进行优化修正,提高原有限元模型的准确度。对数控螺纹磨床主轴系统有限元模型修正的结果表明:基于近似模型的主轴系统有限元模型的热载荷修正方法可以减少有限元分析的计算误差,提高有限元模型修正的效率,热特性分析有限元模型修正结果精度较高。

桔梗皂苷D提取的响应面法优化

目的利用响应面法优化桔梗皂苷D的提取工艺。方法以桔梗为实验材料,采用高效液相色谱-蒸发光检测器(HPLC-ELSD)测定梗皂苷D。通过单因素实验,确定响应面实验因素与中心水平。根据Box-Behken实验设计原理,采用三因素三水平的响应面法,以桔梗皂苷D提取率为响应值作响应面,分析各个因素的显著性和交互作用。结果桔梗皂苷D水提的最佳工艺条件为:液料比10.7、提取温度96.2℃、提取时间66.3 min。结论在最佳工艺条件下,桔梗皂苷D的实际提取率为0.330 5%,高于其他条件下的提取率;该工艺条件可为桔梗皂苷D的工业生产提供参考数据。

利用响应面法优化出芽短梗霉As3.933产普鲁兰多糖发酵培养基

采用响应面分析法对出芽短梗霉As3.933产普鲁兰多糖的发酵培养基进行优化。首先利用Plackett-Bur-man实验筛选出影响普鲁兰多糖产量的主要因素为酵母膏、(NH4)2SO4和K2HPO4,再利用最陡爬坡实验逼近最大响应区域,最后通过Box-Behnken实验并运用Design-Expert 8.0软件优化发酵培养基。确定优化培养基组成为:蔗糖62.5g·L-1,(NH4)2SO40.67g·L-1,酵母膏2.84g·L-1,K2HPO47.12g·L-1,NaCl 1.25g·L-1,MgSO4.7H2O 0.25g·L-1,pH值6.5,优化后的普鲁兰多糖产量达到22.29g·L-1,较初始液体发酵培养基(17.32g·L-1)提高了28.70%。

响应面法优化混凝处理南水北调邯郸段水源水

采用响应面法(RSM)对南水北调邯郸段水源水浊度不达标的问题进行混凝工艺优化处理。设计单因素试验,分析混凝剂投加量、反应搅拌时间及反应搅拌速度对浊度去除率的影响,并进行响应面优化。结果表明:混凝剂投加量对浊度去除率的影响最显著,反应搅拌速度对其影响最弱。经过优化后得出最佳混凝工况:混凝剂投加量为22.78 mg·L^(-1)、反应搅拌时间为25.35 min及反应搅拌速度为61.46 r·min^(-1),此时的浊度去除率可达到86.82%。经验证,响应面模型预测值与实际值的误差为0.45%。

响应面法优化番石榴叶总黄酮的超声提取工艺

目的利用响应面分析法对番石榴叶中总黄酮的超声辅助提取条件进行研究。方法以总黄酮的提取率为指标,在单因素试验的基础上,采用响应面设计法考察乙醇体积分数、液料比、超声功率对总黄酮提取条件的影响。结果番石榴叶中总黄酮的最佳提取工艺条件为:75%(体积分数)乙醇,液料比60∶1(mL∶g),超声功率150 W,提取时间30 min,提取温度50℃,提取2次。在此条件下,番石榴叶总黄酮的提取率为0.497%,与理论值(0.500%)接近。结论在响应面分析法优选出来的最佳条件下,总黄酮的实际提取率与理论提取率非常接近,说明通过响应面分析法优化番石榴叶中总黄酮的提取工艺条件可行。

响应面法优化砂梨香气成分SPME萃取条件的研究

研究砂梨香气成分的SPME萃取参数,在单因素试验的基础上,选取NaCl添加量、萃取温度、样品量、萃取时间4因素的3个水平进行响应面分析,建立峰个数和峰面积的二次回归方程。当样品量为3.4g,萃取温度46℃,萃取时间45min,盐添加量11%时,峰个数达137,峰面积为5264.75。

响应面法优化巨大芽孢杆菌中的聚-β-羟基丁酸(PHB)提取工艺

为获得聚-β-羟基丁酸(PHB)提取的最佳工艺,以氯仿浓度,提取时间,和提取温度为影响因子,在单因素实验结果的基础上,应用Box-Benhnken中心组合方法进行三因素三水平的实验设计,以PHB提取量为响应值,运用响应面法(RSM)对提取条件进行进一步的优化。结果表明:在氯仿浓度69.7%,提取温度59.7℃,提取时间3.0 h的条件下,PHB提取量达到最大值4.430 g/L。

响应面分析法优化超声提取连翘花黄色素工艺研究

以黄色素吸光度为衡量指标,在单因素试验基础上,运用Box-Behnken中心组合采用四因子三水平试验模型,建立回归方程,以响应面分析法(RSM)对连翘花黄色素的提取工艺进行优化。结果表明,以料液比1∶28(V/m),乙醇浓度96%,超声时间31 min,超声温度72℃为提取条件,实际平均色素吸光度为0.735 5,理论值为0.755 7,二者相差较小。

响应面法和神经网络优化在污泥脱水调理剂优化中的对比及应用

采用响应面法和神经网络优化方法,对污泥板框脱水调理剂水平(次氯酸钠投加量、聚硫酸铁投加量、PAM投加量)进行优化,并对这2种方法的优化效果进行比较。结果表明:采用响应面法优化,当NaClO投加污泥干泥基的1.28%、PFS投加污泥干泥基的9.17%、PAM投加污泥干泥基的1.09‰时CST预测最小值为24.06s,实测值为24.13s;采用基于神经网络的遗传算法优化,NaClO投加污泥干泥基的1.3%、PFS投加污泥干泥基的11.7%、PAM投加污泥干泥基的1.02‰时CST预测最小值为22.9s,实测值为23.15s,脱水效果最优。通过RSM和ANN优化方法所拟合的数据的R2值分别是0.995 2和0.985 6,都具有较高的拟合度,均可用于污泥调理药剂的配比优化。