基于响应面法的切削参数多目标优化

采用正交切削实验,获得不同切削参数下的切削力、工件表面粗糙度和工件尺寸偏差,利用响应面法,建立对应的响应函数,最后建立以切削力、工件表面粗糙度和工件尺寸偏差为优化目标的多目标优化模型,并采用粒子群算法对目标模型寻优求解。另外,对比不同权重下的优化结果,结果显示,利用熵权法确定多目标优化模型中各目标的权重得到的优化结果优于主观赋权。

鱼类肠道益生地衣芽孢杆菌FA6发酵工艺的响应面法优化

研究以地衣芽孢杆菌FA6活菌数为指标,采用单因素实验和响应面法实验优化了地衣芽孢杆菌FA6发酵培养基和发酵条件,获得了地衣芽孢杆菌FA6最佳发酵培养基:70 g/L可溶性淀粉、40 g/L酪蛋白胨、2 g/L K2HPO4、1 g/L KH_(2)PO_(4)、2 g/L Na_(2)HPO_(4)、2 g/L MgSO_(4)和8 g/L NaCl;以及最佳发酵条件:初始pH 7.0、接种量1%、发酵温度28.8℃、发酵时间31h、装液量50 mL/250 mL和转速160 r/min。在此发酵培养基和发酵条件下,地衣芽孢杆菌FA6活菌数为7.97×10^(9)CFU/mL,较优化前提高了8.1倍。最佳发酵工艺的获得,将能够为鱼源芽孢杆菌的高密度生产,产业化应用提供基础。

响应面法优化荞麦食醋酒精发酵工艺

为了提高荞麦食醋发酵过程中酒精发酵阶段的乙醇产量,以发酵醪酒精度为响应值,以固液比、酵母接种量、接种温度、发酵温度、发酵时间等因素为自变量,利用单因素结合响应面试验,优化荞麦醋酒精发酵工艺条件。结果表明,最佳酒精发酵工艺为固液比1∶4(g∶mL)、酵母接种量30%、酵母接种温度30℃,发酵温度28℃,发酵时间7 d。在此优化条件下,酒精度为9.52%vol,比优化前(8.51%vol)提高了11.9%。

基于相关性分析和响应面法的复合旋流器结构参数优化

为了提高旋流器优化参数的准确性,得到其在结构优化中的最优解,以一种新型复合旋流器为研究对象,基于相关性的单因素分析寻优法,以相关性分析的结果来指导优化范围的选取,提高其结构参数优化范围的准确性。结合响应面优化方法,以分离效率为优化目标,确定旋流器的最优结构参数,建立了分离效率和结构参数之间的回归模型。结果表明:不同的结构参数和各性能指标之间的显著关系并不相同,根据相关性分析的结果确定各结构的优化范围为:上锥角为0°~4°,下锥角为8°~12°,底流口直径为12~16 mm;响应面优化得到旋流器最优结构为:上锥角为2.565°,下锥角为11.719°,底流口直径为12.889 mm,在本组参数下旋流器固体分离效率达到了99.945%,气体分离效率达到了93.807%。为旋流器的结构优化提供了一种新方法。

基于非参数回归响应面法的高精车铣复合机床床身多目标联合优化设计

精密化是机械加工领域追求的目标,数控车铣复合机床作为高端机械加工装备,其床身的动静态特性对机床加工精度有显著影响。针对当前床身结构优化方法效率低、效果差的问题,文章提出一种非参数响应面法的多目标联合优化方案。该方案首先根据有限元分析结果挑选出模型的优化尺寸,并将床身质量、最大形变、一阶固有频率作为联合优化目标;通过建立参数试验对尺寸进行敏感性分析,精准选出敏感性较大尺寸;基于非参数回归法建立响应面,导入所选尺寸,计算试验样本的响应值,建立非参数回归响应面优化模型,并采用多目标遗传算法找出最优设计方案。最优方案优化结果为:机床床身最大形变降低约14.667%,一阶固有频率提升约3.187%,质量降低约1.208%。结果表明该优化方案能够高效提升机床床身动静态特性,为机床优化设计提供理论依据。

响应面法优化凝固型红小扁豆酸奶发酵工艺

该试验以红小扁豆为原料制作凝固型红小扁豆酸奶,以感官评分和酸度作为评价指标,通过单因素和响应面试验对凝固型红小扁豆酸奶的发酵工艺进行优化。结果表明,凝固型红小扁豆酸奶的最佳发酵工艺为低聚果糖添加量13%、发酵剂添加量0.3%、发酵温度38℃、发酵时间8 h。在此优化条件下,凝固型红小扁豆酸奶的感官评分为84.5分,蛋白质含量为7.16 g/100 g,脂肪含量为3.09 g/100 g,酸度为54°T,黏度为4695.7 mPa·s,酵母菌和霉菌活菌数为12 CFU/g,口感和风味均能满足大众要求。

响应面优化黄桃酵素发酵工艺及其抗氧化活性分析

该研究以炎陵黄桃为原料,酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)为发酵菌种制备黄桃酵素。以总酚含量为考察指标,通过单因素试验和响应面试验对黄桃酵素的发酵工艺条件进行优化,并对其抗氧化活性及理化指标进行检测。结果表明,最优发酵工艺条件为发酵时间4 d,发酵温度25℃,酵母菌接种量1%。在此优化工艺条件下,黄桃酵素超氧阴离子(O_(2)^(-))、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2’-联氮-二-3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸二铵盐(ABTS)自由基清除率分别为78%、80%、85%;总酸、有机酸、多糖含量分别为1.36 g/100 g、1230 mg/kg、0.46 g/100 g,均高于行业标准,且多元醇中山梨醇、甘油的含量分别为2.15 g/L、2.66 g/L,因此,通过发酵可以增添独特的风味。

响应面法优化五味子蜂蜜酒发酵工艺

以五味子和蜂蜜为主要原料制备五味子蜂蜜酒,以感官评分为评价指标,采用单因素试验及响应面试验对其发酵工艺条件进行优化,并对五味子蜂蜜酒的挥发性风味成分及理化指标进行测定。结果表明,五味子蜂蜜酒的最佳发酵工艺条件为:五味子含量1.9%、初始可溶性固形物含量25%、酵母接种量0.16%、初始pH值4.0。在此优化工艺条件下,五味子蜂蜜酒的感官评分为84.2分,酒精度为11.2%vol,总糖、总酸、可溶性固形物、木脂素、总多糖含量分别为24.6 g/L、6.1 g/L、8.8%、0.062 g/100 g、0.047 g/100 g。五味子蜂蜜酒中共检出挥发性香气成分17种,其中,酯类6种,醇类7种,烯类3种,醚类1种,主要的香气物质为乙醇、苯丙醇、2-甲基丁醇、D-柠檬烯和己酸乙酯。五味子蜂蜜酒呈琥珀色,具有浓郁果香与酒香。

响应面法优化沙棘酵素多菌种发酵工艺

以沙棘(Hippophae rhamnoides L.)为原料,利用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、异常汉逊酵母(Hansenula anomala)和植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)多菌种发酵制备沙棘酵素。以超氧化物歧化酶(SOD)、pH、可溶性固形物含量、总酸含量、感官评分、还原力等为评价指标,采用单因素试验及响应面法优化沙棘酵素多菌种发酵工艺。结果表明,沙棘酵素多菌种最佳发酵工艺为初始pH 5.18、酿酒酵母∶异常汉逊酵母∶植物乳植物杆菌1.0∶1.6∶2.6、接种量10.25%。在此工艺条件下,沙棘酵素产品的SOD活性最高,达到2 206.67 U/mL,p H为2.23,总酸含量为78.60 mg/mL,可溶性固形物含量为2.68°Bx,乙醇含量为0.05 g/100 mL,总酚含量为18.85 mg/mL,总黄酮含量为12.49 mg/mL,维生素C(VC)含量为6.48 mg/mL,多糖含量为22.49 mg/mL,还原力(OD700 nm值)为2.65,产品色泽透亮金黄,香气浓郁,感官评分为9.1分,其理化指标及感官品质均符合相关标准要求。该研究为沙棘的综合利用和多菌种发酵酵素的广泛应用提供理论依据。

响应面法优化风柜斗草发酵工艺及抗氧化活性分析

以风柜斗草(Sarcopyramis nepalensis)为原料,植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)为发酵菌种制备风柜斗草发酵液。在单因素试验的基础上,以总黄酮含量为响应值设计响应面法试验,优化风柜斗草发酵工艺;测定最佳工艺发酵所得发酵液总黄酮、总酚、多糖含量,并评价其抗氧化活性和抑制酪氨酸酶活性作用。结果表明,风柜斗草最佳发酵工艺条件为植物乳杆菌接种量0.5%、发酵时间14 h、发酵温度28℃。在此优化条件下发酵液总黄酮含量为7.28 mg/m L,总酚含量为3.54 mg/m L,多糖含量为4.78 mg/m L;该发酵液总抗氧化能力为(71.32±0.64)μmol/m L,3倍稀释液的超氧阴离子清除率为(44.93±1.92)%,4倍稀释液的羟自由基清除率为(94.46±2.35)%,DPPH自由基清除率可达(89.71±0.33)%;发酵液加入量达50%时酪氨酸酶抑制率为(48.74±1.29)%,表明其具有一定的抗氧化性和酪氨酸酶抑制作用。

基于响应面法的螺栓拉伸器缸体优化设计

螺栓拉伸器是大尺寸螺栓预紧常用的工具,其失效往往发生在缸体应力集中处。为保证其具有一定的强度,在理论设计中将其尺寸设计裕量增大来保证其安全性。这样会导致体积增大,需要对缸体进行优化设计,但使用传统方式设计费时费力。针对这个问题构建缸体三维模型并进行静力学有限元分析,再使用Solidworks和Ansys联合仿真将缸体的尺寸参数化,利用参数敏感性筛选出影响优化目标的关键参数,将其作为输入参数进行试验设计,通过最佳空间填充设计选择样本点后,使用克里格法拟合响应面,最后应用多目标优化算法求出最优解。优化结果表明,优化后的结构满足强度要求、疲劳设计要求,质量降低10.7%,还找出缸体响应面优化的最优试验方法,对螺栓拉伸器缸体轻量化设计提供一定的参考价值。

基于参数敏感性的拉伸夹具响应面优化

针对轻薄型复合材料的力学性能测试中,传统夹具普遍存在加持力不足、试件滑移等问题,创新性地提出了一种新型可定位双夹层拉伸夹具的设计。基于响应面法(RSM),对拉伸夹具的连接结构进行优化设计。分析结果表明:优化前拉伸夹具的最大等效应力位置在外夹固定块与外夹板间的连接结构处,且存在应力集中现象,而整体结构在最佳优化方案下,最大等效应力降低了17.2%,最大总变形减少了13.6%。通过仿真模拟代替实际试验,能够有效降低生产成本,对拉伸夹具的结构优化设计具有一定参考意义。

45CrNiSiMnMoVA钢钻削轴向力加工参数优化及响应面法预测

为评价国产45CrNiSiMnMoVA钢的钻削加工性能,选择钻削轴向力评价刀具磨损程度及其表面质量影响因素,针对各参数形成的主效应和交互效应分别构建了相应的回归分析模型。实验研究结果表明:主轴转速增大使得进入平稳区时轴向力减小,获得更小摩擦系数并引起轴向力降低。逐渐提高进给量时,轴向力持续增大,进给速度25mm/min确保达到较小切削力,从而实现加工效率的显著提升。轴向力与步进量之间并不存在直接关联性。通过二次多项式对模型实施预测,显著性检验结果接近1,表明此模型具备优异拟合性能。预测结果相对验证结果获得了较小的相对误差,轴向力的误差在5N以内,去除率的误差在2mm^(2)·min^(-1)以内,表明本预测模型能够满足可靠性要求。

响应面法优化大比例厂拌热再生混合料参数

为对大比例厂拌热再生沥青混合料的工艺参数进行优化设计,选取再生料(reclaimed asphalt pavement, RAP)掺量,再生料预热温度,以及再生剂掺量为试验变量,选取动稳定度,低温小梁弯曲最大弯拉应变,以及冻融劈裂强度比为响应变量。使用Design-Expert软件中的Box-Behnken响应面优化设计方法,进行三因素三水平优化设计。其中,动稳定度,最大弯拉应变和冻融劈裂强度比分别作为混合料高温稳定性,低温抗裂性和水稳定性的衡量指标。再生料掺量选取20%~40%,再生料预热温度选取100~140℃,再生剂掺量选取6%~10%,响应变量均以最大值为优进行优化设计。结果表明:再生料掺量对于3个响应变量都有显著影响,而再生料预热温度和再生剂掺量对动稳定度和低温小梁弯曲最大弯拉应变有较大影响,对冻融劈裂强度比影响较小。优化得到最优解的再生料掺量为25.69%,再生料预热温度为131.59℃,再生剂掺量为8.29%。此时动稳定度为3 224.35次/mm,最大弯拉应变为2 870.37με,冻融劈裂强度比为89.230 1%。且使用优化后的工艺参数进行试验,得到的结果与预测结果的误差都小于3%,证明优化结果可靠有效。

基于响应曲面法的铝轮毂打磨工艺参数优化

为抑制打磨末端振动,提高轮毂表面打磨质量和过程稳定性,进行了以振动抑制为目的的打磨工艺参数优化试验,根据试验结果分析了主要工艺参数(主轴转速、进给速度、法向压力和砂纸粒度)对末端振动加速度的影响规律;利用多元回归方法建立目标函数预测回归模型,基于Design-Expert软件对试验结果进行方差分析,基于响应面法获得的最佳工艺参数组合为主轴转速3000 r/min、进给速度6 mm/s、粒度500目、法向压力13 N。铝轮毂打磨试验表明:预测模型的预测误差小于10%,通过工艺参数优化能够在减小末端振动的同时显著提高表面质量。

响应面法优化鲜黄酒瓶内发酵工艺

为增加鲜黄酒的感官分数,以国家评委和青年学生的感官评价为指标,考察初始糖度、水浴灭菌时间、装液量、发酵温度、发酵时间、接种量因素对鲜黄酒感官评价的影响。采用Plackett-Burman试验筛选影响鲜黄酒感官指标的显著因素,通过最陡爬坡试验、中心组合设计试验和响应面方差分析优化最佳工艺。结果表明,Plackett-Burman试验显示初始糖度、发酵温度和发酵时间是影响感官评价的显著因素。通过中心组合设计和响应面分析得到,鲜黄酒的最佳发酵工艺参数为糖度为126 g/L,发酵温度为20.5℃,发酵时间为69.2 h,装液量为195 mL,95℃水浴灭菌时间为2.5 h,接种量为10 mL,在此条件下所制得的低度鲜黄酒感官评价可达96.6分,感官评价高于此前历次优化。

响应面法优化金刺梨酵素发酵工艺

以金刺梨为原料,乳酸菌为发酵菌种制备金刺梨酵素。在单因素试验的基础上,以感官评分为响应值,通过响应面法优化乳酸菌发酵金刺梨酵素工艺条件,并对其品质指标及抗氧化活性进行分析。结果表明,最佳发酵条件工艺条件为:乳酸菌发酵剂接种量3%、发酵时间49 h、发酵温度38℃、白砂糖添加量7%,在此优化条件下,金刺梨酵素pH值为3.62,感官评分为95分,总黄酮含量为4.38 mg/mL,超氧化物歧化酶(SOD)活力为6 998.40 U/g,维生素C含量为721.80 mg/100 mL,总酚含量为21.78 mg/L,总酸含量为17.41 g/L,1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除率为88.65%,乳酸菌活菌数对数值为7.69。

响应面法优化酸溶蛋白发酵工艺

为优化黄酒糟发酵生产蛋白饲料的工艺,以酒糟发酵后酸溶蛋白含量为指标,考察麸皮、酸性蛋白酶、α-淀粉酶和水的添加量,以及发酵时间、特基拉芽孢杆菌和暹罗芽孢杆菌接种量等因素的影响。通过Plackett-Burman试验筛选影响酸溶蛋白含量的显著因素,采用最陡爬坡试验、Box-Behnken响应面法分析优化最佳发酵工艺。结果显示:水、酸性蛋白酶和暹罗芽孢杆菌的添加量是影响酸溶蛋白含量的显著因素,响应面优化后黄酒糟的最佳发酵工艺参数为水597 mL、酸性蛋白酶1.37 g、暹罗芽孢杆菌21.70 mL、麸皮200 g、α-淀粉酶11 g、发酵时间72 h、特基拉芽孢杆菌10 mL,在此条件下所制得的酸溶蛋白含量可达31.43%,实测值与预测值基本相符,试验结果可为黄酒糟优质蛋白饲料的开发提供理论依据和技术支持。

基于响应面法的HR-2抗氢钢电子束插接焊工艺参数优化

为解决HR-2抗氢钢电子束插接焊有效熔深不足、焊缝处开裂等问题,采用BBD设计试验方案,基于响应面法建立了HR-2抗氢钢电子束插接焊焊接工艺参数(聚焦电流、焊接速度、束流、倾斜角度)与预测响应值(有效熔深、接头抗剪承载力)之间的统计模型.根据有效熔深和接头抗剪承载力的要求优化焊接工艺参数,并通过优化电子束焊接工艺参数来预测电子束插接焊的有效熔深和接头抗剪承载力,实现焊缝截面形貌与接头强度的最佳组合.结果表明,模型拟合度较好,有效熔深预测值比实测值高1.17%,接头抗剪承载力预测值比实测值高2.63%,得到较优的焊接参数为:聚焦电流2.46 A,焊接速度10.00 mm/s,束流8.20 mA,倾斜角度11°.在该参数下的焊缝有效熔深1347.82μm,接头抗剪承载力13.525 kN.

基于响应面法优化高产乙酸乙酯清香型白酒大[米查]酒醅发酵工艺

以清香型白酒大[米查]酒醅发酵工艺为基础,采用单因素试验探究发酵温度、水添加量、大曲添加量、发酵时间等影响因素对清香型白酒发酵过程酒醅中乙酸乙酯形成的影响,并在单因素试验基础上,以乙酸乙酯产量为评价指标,通过响应面试验优化清香型白酒发酵工艺条件。结果表明,发酵温度、水添加量、大曲添加量、发酵时间对酒醅中乙酸乙酯的形成具有一定影响,最佳发酵工艺为:大曲添加量12.2%,发酵温度28℃,水添加量118%、发酵时间21 d。在此优化条件下,酒醅中乙酸乙酯含量最高,为(0.91±0.02)g/kg。