基于双级主动式拓扑的锂电池寿命优化

随着储能充电站的应用需求逐渐上升,锂电池作为主要储能载体应用广泛.但在大功率且频繁充放电工况下,锂电池循环寿命会显著降低,导致储能成本升高.鉴于超级电容具有长寿命优势,构造由超级电容与锂电池组成的混合储能系统,通过优化控制策略提高锂电池寿命并降低储能充电站的投运成本.提出双级主动式拓扑的混合储能系统,由锂电池为两个超级电容模组交替充电,再通过超级电容模组高倍率放电.基于此,根据充电桩工况提出多阶段功率状态估计协同规划策略,通过优化功率分配方案来平缓锂电池功率波动,从而保护锂电池.仿真结果表明:相较于纯锂电池储能和传统全主动式拓扑储能,双级主动式拓扑储能方案显著提高了锂电池循环寿命.

大型矿用自卸车轮边减速器机架长寿命设计优化改进

针对矿用自卸车轮边减速器机架开裂问题进行失效分析,通过对路谱数据进行采集,提出了更改机架材料并在机架上增加肋板的方式来优化机架提升寿命,应用仿真手段进行模拟分析和计算对比,结果表明改进的机架寿命得到明显提升。通过模态分析与铸造工艺性仿真分析验证在机架上加肋板的可行性。

考虑铆钉位置不确定性的异种轻质金属铆接接头疲劳寿命优化

针对铆钉位置坐标对铆接接头疲劳寿命的影响问题,采用单行替换法来实现了铆接接头的寿命优化。首先,对铝合金自冲铆接接头进行单调拉伸和疲劳试验研究,通过试验数据拟合获得S-N曲线。然后,建立自冲铆接结构的有限元模型,通过Abaqus进行循环载荷作用下的铆接接头力学分析,研究了铆接点位置对铆接接头力学性能的影响。最后,将铆接点的坐标作为设计变量,铆接结构疲劳寿命为优化目标,基于单行替换法进行全局寻优,获得了铆接接头最大疲劳寿命时的位置坐标,为技术人员开展铆接接头设计提供了参考依据。

提花机拉刀疲劳寿命分析及优化

针对提花机拉刀在使用过程中出现周期性断裂问题,推测拉刀发生疲劳失效。对拉刀机构进行有限元动力学分析,提取拉刀单周期受载,基于累积损伤理论计算疲劳寿命,验证疲劳失效推测。提出拉刀等面积优化方案,仿真结果表明,经等面积方案优化的拉刀寿命提高一倍,为降低设备维护成本、提高设备运行稳定性和生产效率提供理论指导。

基于FEA的单体液压支柱液压缸的寿命优化设计

利用Pro/E对单体液压支柱液压缸进行有限元分析和寿命优化。以液压缸疲劳寿命最大和使用材料最少为目标函数,并对缸体强度、许用应力、许用壁厚、稳定性进行约束。利用LINGO软件进行优化求解,得到优化后尺寸。结果表明,缸体能承受的最大载荷值、剩余寿命均有所增加而破损量减小,达到了优化的目的。

基于FEA分析的大型回转窑等寿命优化

回转窑是对固体物料进行机械、物理或化学处理的超大型筒体设备,在建材、冶金、化工等行业广泛使用。通常情况下,回转窑各主体部件的寿命是不同的,一旦某个部件达到了寿命极限,将出现故障性停窑,造成重大的生产损失。本文首先对某大型回转窑整体模型进行有限元分析,在此基础上,以滚圈、托轮、托轮轴的剩余寿命相等作为目标函数,对各档滚圈与托轮的支承角进行优化。将回转窑各部件剩余寿命的计算程序集成到Isight优化软件中,寻找各档支承角的最优解,保证各部件剩余寿命相等。最后对优化前后模型进行对比,优化结果达到等寿命优化的目的。

基于网络编码的无线多跳网络寿命优化模型研究

针对无线多跳网络的寿命优化问题,通过将无网络编码、双向网络编码和侦听网络编码的寿命优化问题转化为线性约束规划问题,提出一种基于网络编码的无线多跳网络寿命优化模型。在该模型中,基于功率控制模型、数据流个数、业务需求分布和每个节点初始能量的随机拓扑模型,首先对这三种不同情形下的网络寿命优化问题进行建模。然后使用内点法对这些问题进行求解,最后评估网络寿命。通过对多种情况下网络编码对网络寿命的影响进行仿真,验证了模型的有效性。仿真结果表明,在弱功控情况下网络编码可以取得较好的网络寿命增益,且该增益随数据流个数的增加而增加,相对于侦听网络编码方法,双向网络编码方法在取得相近性能的同时,具有更低的计算开销。

抗冰海洋平台的全寿命优化设计Ⅱ—算法与应用

针对抗冰海洋平台全寿命优化设计模型中的不同类型可靠度分析问题,提出了相应的计算方法,包括冰区导管架平台整体抗力和极值冰力响应的概率统计特性及整体可靠度的高效近似算法,基于首次超越破坏机制的海洋平台冰振动力可靠性分析,基于等效应力幅值近似计算的疲劳寿命分析等。最后,以渤海某抗冰平台为例,实现了全寿命总费用最小的抗冰海洋平台优化设计。结果表明,基于风险的全寿命优化模型比基于规范的静力设计和仅考虑动力的最优设计相比更加合理。

无线传感器网络中最大化簇寿命的优化模型

无线传感器如今已成了一个信息领域研究的新要点,随着微电子、无电通信技术和集成电路技术的日益成熟,无线传感器逐渐向低耗能、多功能的方向发展,这也在一定程度上促进了无线传感器网络的形成,并应用于生产、生活等多个领域,比如军事、交通、环境监测报告等各个方面。而在无线传感器网络中,能源节约尤为重要,分簇在无线传感网络中,是一种节约能量的有效方法,因此在无线传感网络中,优化簇的寿命就显得尤为重要,笔者据此分析如何才能更加有效地延长簇的寿命。

基于响应面法传动直轴疲劳寿命优化

针对传动轴提前发生疲劳失效问题,开展对应力状态及寿命的研究,通过对实测载荷的分析,得出传动轴提前发生疲劳失效的原因是左右两侧花键输出载荷不一致,利用有限元软件建立传动轴有限元模型,得到传动轴右侧齿根处应力最大,是传动轴的薄弱部位。采用响应面法和遗传算法对传动轴的结构参数(齿根圆角、花键过渡圆弧及光轴圆弧槽深)进行优化,优化后的传动轴齿根薄弱部位应力降低了28.3%,传动轴的疲劳寿命提升了五倍,可靠度更高。最后以比例缩小试样进行疲劳试验,试验结果表明传动轴寿命提升到原来的两倍。通过试验验证了优化方法的有效性,方法对之后轴类零部件优化有一定的参考意义。

基于配网重构的在役低压配电变压器寿命优化

针对目前低压配电变压器寿命优化目标单一等问题,提出了基于配网重构的在役低压配电变压器寿命优化策略。分析负载率对配电变压器寿命损失的影响;用综合运行成本评估电网可靠性和经济性,用负载均衡度评估变压器负载均衡性;比较变压器实时负载率和上限阈值,建立配电网正常和越限状态下的优化目标函数;求解变压器的负载率情况,调节开关状态,使配电网中在役变压器寿命损失达到最小。某地10 kV配电网实例分析表明:采用文中模型优化该配电网运行方式后,在运行周期内,配电网的综合运行成本和负载均衡度均达到最优值;配电变压器相对寿命平均增加了27.233 5 d,延缓了配电网中在役变压器的绝缘老化,达到了在役低压配电变压器寿命优化的目的。

变电工程全寿命优化与决策系统的设计与实现

伴随着我国经济的不断进步，电力行业也得到了长足的发展。但是因为一些现行的运行机制、管理体制以及投资体制的落后性和局限性，导致了电力建设在发展的同时也存在一系列的问题。目前，变电站作为电压变换、电力输送与电能分配的重要节点，在电力建设中占有很大的比重，如何使设计的变电站更加可靠与经济，则成为了一个重要的研究课题。在此，本文就变电工程全寿命周期成本估算为基础，对变电工程全寿命设计优化和决策系统的设计与实现进行了详细的探究。

基于全寿命成本的桥梁车道数决策研究

提出桥梁由于维护导致的维护间接成本改进模型,建立优化目标函数。在现有劣化模型基础上,研究桥梁结构在最优维护策略下寿命周期内的状态变化规律,以此为约束条件,提出全寿命优化设计方法的关键技术和设计框架,并编制相应的决策支持系统。桥面铺装属易损结构,其维护对交通将产生很大的干扰。以一座桥梁车道数(宽度)的决策为研究对象,根据桥梁全寿命设计理念,由桥面铺装的劣化-维护规律,对桥梁设计方案的决策进行新的尝试,证明了该方法的有效性和可行性。桥梁全寿命优化设计方法不但能考虑桥梁劣化和维护过程中的不确定性,而且能够合理规划桥梁服役期内的维护方案,平衡建造成本和维护成本,起到优化资源、保护环境的作用。

高层RC框架结构基于成本-效益准则的优化设计研究(Ⅱ)——应用

根据作者先前提出的优化模型及基于成本-效益准则的优化设计流程,以多目标遗传算法为搜索引擎,运用MATLAB语言开发了高层RC框架结构基于成本-效益准则的自动优化程序。研究结果表明,程序所产生的设计方案具有多样性、可选择性、业主主动参与性及可依靠经验等特点。

规模化多元电化学储能度电成本及其经济性分析

多元储能技术作为优化能源结构、促进新能源开发和保护生态环境的重要手段是构建新型电力系统的关键环节。本工作根据储能规模化发展需求,聚焦规模化多元电化学储能的度电成本与经济性。文章从多元电化学储能技术的应用现状出发,考虑到电化学储能的成本构成和特性,建立了多元储能优化全寿命周期LCOE模型,对电化学储能技术的经济性进行了测算。分析表明,提高电化学储能经济性的关键在于降低储能的初始投资成本或单位容量成本。最后,结合我国国情对规模化电化学储能的经济发展进行了总结与展望。

基于复杂边界的牵引车车架疲劳研究

为提高车架疲劳寿命计算精度和在设计阶段对车架寿命进行准确预测,须考虑主结构外连点处动载荷对车架疲劳的影响及耦合作用,故本文中提出基于复杂边界的车架疲劳研究方法。通过试验场整车载荷谱采集,得到其全循环损伤值,基于损伤等效原理获得多种路面组合损伤值,与全循环损伤值等效精度为99.5%。构建主结构外连点的有限元车架模型,输出复杂边界的单位应力场;基于载荷谱、台架数据建立含有鞍座、拖车系统的高精度整车动力学模型,获取外连点处动载荷;由疲劳损伤理论计算车架疲劳,疲劳分析结果由试验场路试验证,结果表明基于复杂边界的车架模型仿真精度高,结合局部优化、模型重构使车架寿命满足要求。

铸造起重机结构疲劳再制造关键技术

铸造起重机常在高工作级别中工作,由于焊接工艺的缺陷,在使用过程中经常产生焊缝开裂等情况,需要进行焊接修复,修复的质量决定了起重机安全运行的时长。针对以上问题,文中提出了一种基于强度的起重机焊缝开裂修复的设计方法,通过对铸造起重机进行实地测量和分析确定易开裂的焊缝位置,并建立对应的有限元整机模型;对产生开裂位置处局部结构进行改进,确定局部应力变化范围,划分子模型;同时以子模型作为研究对象,导入Ansys软件中进行局部应力分析,以加固结构的最大等效应力作为优化目标,对修复结构的特征几何尺寸进行多参数的耦合仿真试验分析,采用交叉试验方法最终得到强度最高的焊缝裂纹修复结构。

基于功率控制的水下声学传感器网络部署

目前对在传感器网络部署优化的研究中,主要集中在二维传感器部署优化的研究上,对水下三维传感器网络的部署研究特别是以优化网络资源、延长网络寿命为目的水下传感器网络非均匀部署的研究较少。改进了现有传感器探测模型,建立探测功率与传感半径的关系,结合体心立方格覆盖方案,建立了水下传感器网络非均匀部署模型,仿真实验表明,非均匀部署模型有效地控制了节点部署密度,平衡了网络能量,相对于均匀部署模型显著提高了网络寿命。

适于双向和中频应用的3.3kV高速IGBT模块

研发了3.3kV高速IGBT模块。优化寿命控制极大降低了关断损耗和恢复损耗。该高速特性适用于双向和中频应用,例如谐振DC/DC转换器。展示了谐振DC/DC转换器模拟电路中IGBT的开关行为和二极管的反向恢复行为。显然,这种新设计的模块具有比传统高速模块更低的损耗,因此更适合与双向和中频应用。该设计概念也可用于6.5kV IGBT模块设计。另外,对谐振DC/DC转换器模拟电路,将新设计模块中二极管的损耗与3kV-SiC-JBS损耗做了比较。

Life prediction and test period optimization research based on small sample reliability test of hydraulic pumps

Hydraulic pumps belong to reliable long-life hydraulic components. The reliability evaluation includes characters such as long test period,high cost,and high power loss and so on. Based on the principle of energy-saving and power recovery,a small sample hydraulic pump reliability test rig is built,and the service life of hydraulic pump is predicted,and then the sampling period of reliability test is optimized. On the basis of considering the performance degradation mechanism of hydraulic pump,the feature information of degradation distribution of hydraulic pump volumetric efficiency during the test is collected,so an optimal degradation path model of feature information is selected from the aspect of fitting accuracy,and pseudo life data are obtained. Then a small sample reliability test of period constrained optimization search strategy for hydraulic pump is constructed to solve the optimization problem of the test sampling period and tightening end threshold,and it is verified that the accuracy of the minimum sampling period by the non-parametric hypothes is tested. Simulation result shows it could possess instructional significance and referenced value for hydraulic pump reliability life evaluation and the test's research and design.