基于主从关联优化的产品族参数规划方法研究

针对产品族优化设计中存在的共性与个性的相互依存、制约关系,研究面向产品族的主从关联的参数优化规划技术。建立基于灵敏度分析的产品族参数识别划分方法,根据产品族设计参数的主从关联特点,建立优化问题的双层规划模型。提出一种采用多项式响应面拟合和遗传算法相结合的混合算法实现双层规划,下层采用多项式响应面法将双层优化目标拟合成为单层优化目标,在上层实现产品族公共参数的优化,再通过上层可适应参数的松弛约束关系传递,在下层利用遗传算法实现变型产品的参数优化。以起重机卷筒组件产品族规划为例,基于所提出的主从关联优化方法,得到个性变型产品参数最优值,为起重机卷筒组件产品及类似产品的产品族优化设计提供一种方法借鉴。

考虑顶压与侧碰安全性的轿车车身B柱结构优化设计

综合考虑车顶强度和侧面碰撞的安全性能,对某型轿车的B柱结构进行了优化设计。采用高强度钢结构和拼焊板技术将B柱内外板分成上下两部分进行焊接。将4块拼焊板的高强度钢选型和厚度作为离散设计变量,同时对材料成本、车顶最大承载作用力、B柱侵入速度和侵入量进行约束,建立了B柱结构优化的数学模型。采用移动最小二乘法构造近似模型,结合遗传算法对B柱拼焊板结构进行了优化设计。结果表明:在材料成本基本不变的情况下,B柱结构总质量减小了13.8%,B柱侵入速度、侵入量分别减小了5.6%和3.8%,车顶承载能力提高18.53%,有效地提高了车顶强度和侧面碰撞的安全性能。

新型智能药柜优化设计

为满足国内医院对特殊药品的安全管理需求,在分析研究药品管理及相关技术的基础上,通过市场调查及产品系统分析法,提出了信息化、人性化的设计理念。建立了智能药柜概念模型,并从结构、功能、造型等方面对药柜进行了创新设计,给出了设计方案,实现了医院对特殊药品安全管理的精度化、效率化控制。为相关产品的开发设计提供参考。

电-液复合制动系统的控制策略多目标优化

研究电动汽车电机制动+EHB复合制动系统性能优化问题,提出理想制动力分配控制策略。分析制动时各环节的约束条件:制动法规的约束、电机特性的约束、制动稳定性的约束以及制动舒适性的约束条件,然后运用ISIGHT软件进行优化设计。再运用SIMLINK软件建立动力学和控制模型,选取上海典型城市公交循环工况,进行仿真。与并行制动控制策略比较,优化后的理想制动力分配策略不仅很大程度上提高制动能量回收效率,而且大大提高制动效能和制动平顺性。

城轨列车车厢内空调通风系统数值模拟及优化

为解决城轨列车车厢内上送上回气流组织方式存在的气流短路问题,提出将排风口和回风口合并放在车厢内的座位下面,以及将排风口放在车厢中部位置、回风口放在车厢底部的2种优化方案。根据车厢实际尺寸,建立1/4车厢的简化物理模型,采用Realizable k—ε双方程湍流模型以及第3类、自由流、对称面和内热源边界条件,对优化前后车厢内空气的三维紊流流动和传热进行数值模拟分析。结果表明:所给出的2种优化方案均能有效改变车厢内气流漩涡的位置和强度,改善车厢内气流组织,解决气流短路问题,使车厢内温度分布更加均匀,并能降低车厢内的平均温度,减少车厢空调通风系统的能耗;综合比较,后一种优化方案更优。

青藏地区沥青路面多功能养护车吊臂的设计

针对青藏地区沥青路面的快速养护需求而现有养护设备应用受限的问题,提出开发小型快速多功能养护车以提高养护质量和养护效率。分析寒区二级公路的养护需求,提出以冷补料为养护材料,以东风卡车DF140为平台,设计集成沥青路面切割、破碎、清缝、冷补料二次加热搅拌和压实等功能的快速多功能沥青路面养护车。以700 mm的安全距离分析了4种起吊方案,确定了电动卷扬的侧面起吊方案,设计了臂度和臂长均为1 600 mm的吊臂结构,并以300 kg的起吊重量对吊臂进行了倾翻分析和结构强度分析。实验结果表明,抗倾翻力矩与倾翻力矩之比大于16,起吊最大变形量为1.98 mm,验证了吊臂的结构稳定性。研究的小型快速多功能养护车解决了高海拔低温地区快速养护的空白,对改善青藏高海拔地区的工人作业和提高养护效率意义重大。

基于多目标萤火虫算法的可调节产品族优化设计

在多平台可调节产品族优化设计下,针对无先验信息时产品族共性与差异性合理平衡的复杂性,提出以共性最大及平均性能损失最小的可调节产品族多目标约束优化模型。借鉴"非支配排序+拥挤度排序"思想,对传统的萤火虫亮度比较操作及亮度更新操作方法进行改进,提出一种适用于求解多目标约束优化模型的改进型萤火虫算法;构造具有共性可变能力的双层结构人工萤火虫个体表达模式,用于求解可调节产品族优化模型。通用电动机产品族优化设计案例的仿真实验,验证了所提模型和算法的有效性。

DEMO水冷包层第一壁结构优化设计研究

针对聚变示范堆(DEMO)水冷包层,通过计算流体力学程序CFX和计算结构力学程序ANSYSWorkbench中的SIMULATION模块进行单向流固耦合分析。在对现有设计的DEMO水冷包层第一壁温度和应力数值模拟分析的基础上,改变了第一壁流道结构,着重研究了不同流道结构下的温度和应力分布,分析了几何结构对最高温度和最大应力的影响,提出第一壁结构的优化设计方案。数值模拟结果表明,优化设计方案能有效降低第一壁结构中的最高温度和最大应力。

分布式热电联产系统设计优化研究进展

通过分析由供给侧、输配侧、需求侧和缓冲侧耦合而成的分布式热电联产系统影响边界,明确了系统优化问题的复杂性,提出了由结构优化、设计优化和运行优化所构成的系统优化的层次型框架体系,确立了系统优化的基本思路。根据所提出的层次型优化结构,综合考虑多种优化理论和方法,提出了分布式热电联产系统优化决策过程的通用模式,从而为实际系统的优化规划与设计提供理论参考。

Moldflow在不对称薄壳注塑件浇注系统中的平衡优化

以不对称薄壳手机注塑件为研究对象,运用Moldflow软件对模具非平衡布置的浇注系统进行优化设计。通过变截面法改变各分流道的截面尺寸和浇口尺寸,得到优化后的流道系统,实现了流动平衡;并通过对填充时间、速度/压力(V/P)转换点压力等的流动分析,验证了流动平衡,为同类产品的模具设计提供了参考依据。

冬枣SRAP扩增体系的优化

以冬枣为材料,采用正交设计L9(23)对SRAP-PCR反应体系的2个因素(dNTP浓度、Mg2+浓度)在3个水平上进行优化试验。在此基础上,比较不同Taq DNA聚合酶浓度和模板DNA用量对扩增效果的影响,最终建立适合冬枣SRAP扩增体系。结果表明,SRAP-PCR最佳反应体系为:在20μL总反应体系中,含Mg2+1.80mmol/L、dNTP 0.2mmol/L、Taq DNA聚合酶1.5U、模板DNA 60ng及引物0.5μmol/L。并运用5对引物对该体系的重复性和稳定性进行验证,使结果更加科学可靠。

MOPSO算法在Boost变换器优化设计中的应用

为了提高Boost变换器的效率,节约系统成本,提出了基于多目标粒子群优化算法(MOPSO)的Boost变换器设计.首先分析了Boost变换器的功率损失,根据Boost变换器的设计要求,选择合适的MOSFET、二极管、电感和电容等器件,建立离散元器件数据库.以此数据库为约束条件,以功率损失、系统成本和体积为目标函数,建立了Boost变换器多目标优化设计模型,用MOPSO算法从几百种组合解集中寻找pareto最优解.基于折中分析,可为变换器做出合理的器件选择,以满足不同的设计要求.以光伏发电系统前级Boost变换器为例进行仿真研究,结果表明MOPSO具有处理离散多目标优化问题的能力,能在短时间内找到折中解,证明了该算法的有效性.

进气道生产一致性对汽油机性能影响及设计优化

采用AVL TIPPLEMAN气道稳态试验台对某现生产气道喷射汽油机缸盖气道性能进行批量测试,结果显示该发动机缸盖气道生产一致性较差。选择了其中高中低3种滚流水平缸盖进行发动机性能试验。试验发现,生产偏差造成的滚流差异对性能有较大的影响,低滚流气道有利于该发动机外特性提升。为此进行了进气道性能鲁棒性CFD模拟分析,研究了气道偏移对气道性能的影响,并通过优化气道局部结构,显著改善了缸盖气道性能设计鲁棒性,优化后气道滚流对气道偏移的敏感度降低了50%,并进行了气道试验验证和发动机性能试验。

可重复使用跨大气层飞行器多学科设计优化中姿控子系统的建模与仿真

在对可重复使用跨大气层飞行器(RTAV)进行多学科设计优化(MDO)的过程中,对RTAV姿控子系统的时域仿真是姿控子系统设计和飞行稳定性分析的重要手段。对某RTAV的MDO过程中姿控子系统的Simulink建模与三通道综合时域仿真的方法进行了研究。从理论上分析了建模、仿真过程中遇到的代数循环问题,并针对问题特点提出了解决方案。

基于物理规划的拦截弹反设计优化方法

提出了基于物理规划的拦截弹反设计优化方法,建立了拦截弹多学科系统分析模型,依据文献报道的拦截弹技术参数,通过技术分析,将拦截弹作为"灰箱"系统处理,通过反设计优化研究,得到了合理的拦截弹性能参数.

缓冲防护材料计算机辅助优化设计系统

在航空、建筑、汽车、交通运输和包装等领域的缓冲防护中进行缓冲材料优化设计时,采用产品缓冲包装设计中通用的方法(国标GB8166-87,缓冲系数C与最大应力σm曲线法、最大加速度Gm与静应力sσ曲线法)存在很多明显的缺陷。作者将国际上最新使用的基于能量吸收图法的缓冲防护设计技术应用于缓冲防护材料优化设计中,并采用计算机进行了辅助设计。为此,首先分析了缓冲防护材料计算机辅助设计系统的需求、功能和模块组成;而后对系统进行了详细设计,重点设计和实现了缓冲防护材料能量吸收图生成与优化设计两大功能模块;最后利用所开发的系统对常见的缓冲防护设计问题进行了实例求解,并将计算结果与国标中的计算结果做了对比分析。对比分析和跌落实验证明能量吸收图法不仅克服了传统方法的弊端,能够满足缓冲防护设计要求,而且该方法的设计结果更有效利用了缓冲防护材料的缓冲性能。

空心阴极等离子体放电结构的优化设计

低温等离子体表面处理可以有效克服液相处理法存在的环境污染、耗能大和成本高的缺点,对材料表面进行清洗、活化和接枝处理,而设计一个合理的低温等离子体放电结构能够较好地改进表面处理的质量.通过建立CRFHCP空心阴极等离子体放电的数学模型,分析影响低温等离子体放电的关键因素,并设计了不同电极配置方式、样品位置和不同远区空心阴极结构的众多方案.通过接触角测定、表面能计算、SEM照片等方式,对不同方案下处理前后的疏水性PP薄膜形态结构进行表征分析.实验结果发现:远区径向喷嘴式空心阴极等离子体放电结构处理的薄膜表面比其他处理方式具有较小的接触角和较大的表面能.这表明采用优化设计的CRFHCP空心阴极等离子体放电结构,可以较其他结构更为有效地改善材料表面的亲水性能.

地铁综合后备盘的优化设计

结合地铁综合后备盘(IBP)设计原则与典型方案,对现有的IBP设计进行了分析,从IBP盘面布局与显示、接口等方面提出了优化设计原则和方案,包括布局改进、综合排版、故障导向安全设计、接口建设方式等。对未来IBP的发展提出了一体化设计等建议。

锂离子电池富锂锰正极材料的最新进展

富锂锰正极材料(Li-rich manganese cathode material,LMCM)因高比容量(>250 mAh·g^(-1))、低成本等优势,被视为最具前景的下一代锂离子电池正极材料。然而,该正极材料在循环过程中存在不可逆的结构转变等问题,造成首次不可逆容量损失高、倍率性能差、能量衰减和电压衰减等问题。通过体掺杂、表面包覆和结构优化设计等策略可一定程度上改善LMCM存在的以上问题。本文重点介绍LMCM存在的问题及改性研究工作,分析LMCM存在的问题及起因,详细阐述目前主要改性方法的研究现状,并讨论各种改性方法的优缺点及今后的重点研究方向。此外,本文还分析目前LMCM材料产业化进展和面临的主要挑战。由于自身存在的问题和配套材料发展缓慢,目前仅在部分企业实现小批量生产。

AC-20沥青混合料路用性能优化

综合考虑级配、油石比、砂当量、空隙率和外部荷载等因素,应用正交试验设计和方差理论研究了常用于沥青中面层的AC-20改性沥青混合料组成与路用性能优化问题,优化提出了沥青混合料的组成设计范围。结果表明,空隙率和砂当量是影响路面水稳定性的关键因素,空隙率和粉胶比是影响路面抗车辙性能的又一关键因素,并给出了施工质量控制措施的建议;虽然4.75 mm通过率对马歇尔性能指标的影响不显著,但对70℃高温动稳定度影响很大,优化4.75 mm筛孔通过率可显著提高路面高温稳定性能。