基于响应面法的端面齿轮精压成形模拟及优化研究

为了提高新能源汽车用端面齿轮的成形质量,提高锻件综合性能,减少模具磨损,以端面精压成形工艺代替传统闭式模锻,利用有限元模拟技术和BBD响应面法对其成形过程进行数值模拟和工艺优化。选取摩擦因数、成形速度和坯料温度作为优化参数,以最大成形载荷和变形均匀系数作为优化目标,利用响应面模型进行多目标优化,结果表明:坯料温度和摩擦因数对成形载荷的影响最显著,而变形均匀系数主要受坯料温度的影响;最佳工艺参数组合方案为摩擦因数0.11,成形速度1.38 mm·s^(-1),坯料温度400℃。在最优工艺参数下进行锻件成形过程的多物理场分析,结果表明:坯料流动方向有序,齿根部位优先发生塑性变形,齿形端面的等效应力和等效应变分布均匀性在成形过程中不断提高,试验得到的锻件成形质量良好,未发现明显成形缺陷,齿形端面的显微硬度较初始态提升了8.1%。

基于响应面法的TC11钛合金振动热摆辗损伤预测及工艺优化

为有效避免TC11钛合金振动热摆辗过程中出现的材料损伤,获得对摆辗件损伤最小的工艺参数,以TC11钛合金圆柱件作为研究对象,建立基于Lemaitre断裂准则的TC11钛合金圆柱件振动热摆辗有限元模型,通过仿真获得TC11钛合金圆柱件振动热摆辗损伤值,以振动热摆辗损伤值为优化目标,采用响应曲面分析法建立基于TC11钛合金圆柱件的振动热摆辗损伤预测模型,将摆辗成形过程中的加热温度、进给速度、振动频率和振动振幅作为影响因素,分析各影响因素对振动热摆辗损伤值的影响,并进行实验验证。结果表明,各因素对摆辗件损伤值影响显著性按降序排列为:进给速度→加热温度→振动振幅→振动频率;通过对响应面损伤模型进行寻优设计,获得振动热摆辗工艺参数的最优组合为:加热温度为906℃,进给速度为4mm/s,振动频率为49.1Hz,振动振幅为0.066mm。

响应面法优化酱牛肉超声-脉动滚揉腌制工艺

[目的]本文旨在明确超声和脉动滚揉腌制联用对酱牛肉品质的具体工艺参数。[方法]以牛腿肉为原料,分别以超声时间、超声功率、脉动滚揉时间为单因素,通过质构、剪切力、模糊感官评分、色差筛选出较优的单因素范围,并在单因素试验基础上以剪切力、模糊感官评分为响应值进行响应面优化试验。[结果]试验得到最佳工艺参数:超声时间108 min、超声功率255 W、脉动滚揉时间3 h。此时得到酱牛肉剪切力为37.94 N,模糊感官评分为89.70分,与模型理论值相近。与传统静态腌制相比,用最佳超声-脉动滚揉腌制工艺制作的酱牛肉剪切力显著降低、模糊感官评分提高,色泽得到改善。两因素交互作用结果表明,超声功率和超声时间对酱牛肉剪切力影响显著,超声时间和脉动滚揉时间对酱牛肉模糊感官评分影响显著,因此在实际生产中需根据需求选择合适的腌制参数。[结论]超声-脉动滚揉腌制工艺提高了酱牛肉的嫩度,同时改善了酱牛肉的质构和色泽,提高了酱牛肉品质;超声-脉动技术联用是促进超声技术应用与肉制品腌制的有效策略。

响应面法优化黑水虻处理餐厨垃圾工艺参数研究

为了利用黑水虻高效处理餐厨垃圾,提高资源化率,以黑水虻幼虫产量为响应值,利用响应面法,在Plackett-Burman(PB)试验基础上,通过Box-Behnken(BB)试验对环境温度、处理料含水率、日投料量、投放空间、初始虫龄、处理料透气性6个参数进行优化。PB试验结果表明,对黑水虻幼虫产量影响显著的因素依次为处理料含水量、环境温度、日投料量、投放空间和起始虫龄;BB试验结果表明,最佳幼虫产量条件为环境温度28℃,处理料含水量75%,日投料量26 g·千头^(-1)幼虫,投放空间1443 cm^(3)·千头^(-1)幼虫,初始虫龄6日龄;在此条件下可获得最大幼虫产量,达243.78 g,与模型预测值(243.82 g)相对误差较小,表明响应面法可以准确优化工艺参数。以上研究结果为黑水虻处理餐厨垃圾的生产实践提供理论依据。

响应面法优化球扁药脱硝工艺研究

为探索工艺参数对球扁药脱硝反应的影响规律,利用响应面法的Box-Behnken设计优化球扁药脱硝工艺。在单因素实验基础上,分析了脱硝剂质量分数、反应温度和反应时间对梯度硝基球扁药爆热的影响;利用显微拉曼技术研究了梯度硝基球扁药的微观结构组成;并采用密闭爆发器实验对脱硝前、后球扁药的定容燃烧性能进行研究。单因素实验和响应面法优化结果均表明,影响梯度硝基球扁药性能的工艺参数主次顺序为:反应温度、反应时间、脱硝剂质量分数。通过响应面法建立的脱硝工艺参数与梯度硝基球扁药爆热之间的模型相关系数为0.9785,且实验验证所得爆热与响应面模型预测的爆热基本吻合,表明优化得到的响应面模型具有可靠性和有效性。拉曼表征结果表明,梯度硝基球扁药表层硝酸酯基的分布由表及里呈梯度递增趋势。通过调节工艺参数,使得梯度硝基球扁药的爆热和燃烧渐增性大范围可控,为梯度硝基球扁药性能的精准调控提供了技术和理论支持。

基于响应面法的轮胎动平衡机主轴多目标优化

为提高轮胎动平衡机的检测精度,以某轮胎动平衡机主轴系为对象,采用响应面法和多目标遗传算法进行优化。首先,对主轴系模型进行静力学分析和模态分析,以主轴的各尺寸参数为变量参数,以优化主轴系的变形量、质量和固有频率为目标。其次,通过参数相关性分析确定与优化目标相关性最大的设计变量。最后,建立响应面模型并进行多目标参数优化。优化结果表明,最大变形量降低了3.9%,一阶固有频率提高了16.2%,主轴质量降低了23.0%,主轴系质量降低了5.5%,优化效果显著,提高了主轴系的静态和动态性能,通过试验验证,主轴优化提高了轮胎动平衡机的检测精度。

响应面法优化香菇柄花粉酵素制备工艺

以香菇柄、花粉、白砂糖等为原料,经酵母发酵制备酵素。以总酚、总糖、抗氧化活性及感官评分为指标,在单因素试验基础上通过响应面法优化发酵工艺。结果显示:最佳发酵工艺为以原料总质量为基准,香菇柄添加量3.30%、花粉添加量1.80%、白砂糖添加量2.60%、发酵温度37.5℃、发酵时间3d。在此条件下,感官评分最高为89.5±3.5,酵素液pH达4.54±0.02,总酚含量为(1.142±0.025)g/L,总糖含量为(5.781±0.034)g/L,DPPH自由基清除率为71.8%±0.3%。酵素液明亮,澄清,色泽金黄,花粉香味明显,略带香菇菌香味。

响应面法优化蓝莓酒渣花青素酶法提取工艺

为了高质化利用蓝莓酒渣,以纤维素酶为对照,选择淀粉酶、果胶酶、酸性蛋白酶、中性蛋白酶为实验组,以无水乙醇为提取溶剂提取蓝莓酒渣中的花青素。采用单因素试验考察提取酶添加量、提取时间、提取温度以及初始pH值对花青素提取量的影响,并通过响应面试验优化蓝莓酒渣花青素酶法提取工艺。结果表明,酶法提取花青素的最佳工艺条件为淀粉酶添加量0.7%,蓝莓酒渣与无水乙醇料液比为1∶100(g∶m L),提取温度60℃,提取时间为40 min,初始pH值为5。在此优化条件下,花青素提取量为0.68 mg/g,比未优化前提高了20.8%。

基于响应面法的碱硫酸盐激发固废型固化剂组成优化设计

论文采用响应面法对碱-硫酸盐激发固废型固化剂体系进行优化,以赤泥、矿渣、生石灰和脱硫石膏为变量因素,以流态固化土的7 d、28 d无侧限抗压强度和流动扩展度为评价指标,建立预测模型。结果表明:当赤泥掺量为26.6%、矿渣掺量为53.2%、石灰掺量为11.7%、脱硫石膏掺量为8.5%时,流态固化土的工作性能和力学性能均达到最优,响应值的实测值和预测值误差范围控制在5%内,表明该响应面法预测模型预测精度高。

基于响应面法的梯度硝基单孔发射药制备工艺的优化

为了优化发射药脱硝工艺,基于Box-Behnken设计的响应面法(RSM)对单孔发射药的脱硝工艺进行了优化。考察了水合肼浓度、反应温度和反应时间3个主要影响因素对单孔发射药脱硝过程中脱硝率的影响,并建立了以脱硝率为响应值的二次回归模型。结果表明:各因素对脱硝率的影响程度为水合肼浓度>反应时间>反应温度,且各因素之间交互作用不显著。所建立的二次回归模型相关系数为0.9774,在影响因素水平范围内进行多组实验,脱硝率的实验值与模型预测值之间吻合度较高,平均相对偏差为1.61%,表明所提出的二次回归模型可靠性较高,可用于对发射药脱硝过程中脱硝率的预测和工艺条件的优化。通过对脱硝前后单孔发射药的结构和燃烧性能的表征,进一步证实了梯度硝基单孔发射药表层及孔边缘硝酸酯基浓度呈梯度增加,具有优异的燃烧渐增性。

基于响应面法的4.1 MN液压爬升机构多目标优化设计

以门式液压吊装系统中的主要承重核心——液压爬升机构为研究对象,针对液压爬升机构在承重4.10 MN后,出现不同程度的应力、形变以及几何结构质量较大的问题,在保证结构满足强度要求的情况下,利用SolidWorks软件进行三维建模,并结合ANSYS软件搭建仿真分析平台。以楔块、锚块的角度与楔块、锚块、方钢的厚度为设计变量,以液压爬升机构的最大应力、最大变形和质量为响应,基于响应面利用MOGA(多目标遗传)优化算法,对液压爬升机构进行多目标优化设计。结果表明:优化后的液压爬升机构最大应力降低了26.47%,最大变形降低了26.26%,几何结构质量降低了2.05%。优化后既实现了液压爬升机构的轻量化,又能显著提高液压爬升机构的综合性能,能够快速有效获得液压爬升机构多目标优化的最优解。

基于响应面-遗传算法的文丘里蒸汽疏水阀结构优化设计

为优化文丘里蒸汽疏水阀内件结构,提高其自适应调节性能,以最大疏水范围比为目标,采用Central-Composite响应面设计和遗传算法对文丘里蒸汽疏水阀内件结构进行优化,并对优化前后结构进行分析.结果表明,通过代理模型进行优化设计,大大降低了有限元计算量,提升了优化效率,利用遗传算法得到最佳结构参数为:收缩角为20.8°、喉部长度为4.3mm、扩散角为4.6℃.收缩角、喉部长度和扩散角三个几何参数相互关联,扩散角是影响疏水范围比的最有效参数,其中扩散角对疏水范围比具有负向影响,喉长和收缩角对疏水范围比具有非线性影响,且收缩角对疏水范围比的影响最小.

模糊感官评定与响应面法结合优化铁皮石斛原浆饮品配方

[目的]优化铁皮石斛原浆饮品配方,使其外观口感更佳。[方法]采用模糊感官评定与响应面法结合的方法,对铁皮石斛原浆饮品配方进行优化研究。[结果]最佳配方是以石斛原浆饮品的质量指标为基准,赤藓糖醇添加量6.00%、柠檬酸添加量0.01%、黄原胶添加量0.03%。在此配方下,可得到色泽黄绿色、特有的清香味、酸甜适中、口感柔和细腻、组织状态均匀、无沉淀分层现象的铁皮石斛原浆饮品,感官评分为84.78分。[结论]该研究为铁皮石斛健康产业深度开发提供科学依据。

响应曲面设计结合熵权法优化石磨全麦挂面配方

为改善石磨全麦挂面品质,以石磨全麦粉为主要原料,选择全麦粉粒度、食盐添加量、熟化时间、加水量为单因素,挂面蒸煮特性、质构特性及感官评分为考察指标,筛选出各因素的最佳水平。在单因素试验基础上,以挂面烹调损失率和感官评分为评判指标,根据Box-Behnken原理设计四因素三水平试验,以熵权法计算的综合评分作为响应值,优化石磨全麦挂面配方。结果表明,影响石磨全麦挂面综合评分的因素主次顺序为全麦粉粒度>熟化时间>食盐添加量>加水量,石磨全麦挂面最优配方:全麦粉粒度120目,食盐添加量0.85%(质量分数),熟化时间15 min,加水量37.32%(质量分数)。最佳配方下制备的挂面烹调损失率为(6.31±0.11)%,感官评分为(92.33±2.52)分,膳食纤维含量为(10.40±0.22)%,血糖生成指数为(69.37±0.52)。

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。

基于响应面法的绞磨机辅助拉尾绳装置优化设计

针对绞磨机辅助拉尾绳装置的轻量化问题,结合装置的刚度和强度要求,提出了一种基于响应面法的优化设计方法。通过对绞磨机辅助拉尾绳装置进行参数化建模和静力学分析,将辅助拉尾绳装置的关键结构尺寸作为设计参数,以整体质量最小为目标函数、最大等效应力和最大变形量为约束条件,采用中心复合设计法建立响应面模型,并对响应面的拟合程度和设计参数的灵敏度进行分析。基于响应面模型迭代寻求最优解集,以获得辅助拉尾绳装置的最优设计参数。经优化设计后,辅助拉尾绳装置的质量减小了29%,且工程验证表明,辅助拉尾绳装置整体轻便高效且工作可靠,达到了预期的应用效果,由此验证了所提出的优化设计方法的可行性和有效性。研究结果可为同类型工程装备的结构优化设计与实际应用提供理论支撑和技术指导。

基于响应面法的船舶节能导管优化设计

以水动力节能装置经典伴流补偿导管为研究对象,提出利用响应面模型综合评价导管设计参数并进行优化.以导管结构特征尺寸为设计参数,建立节能导管的参数化模型.以KP505螺旋桨和节能导管耦合的水动力计算结果为响应参数,生成响应面模型.将螺旋桨效率提升比作为优化目标,将导管结构特征尺寸阈值作为约束条件,基于二阶响应面模型对导管进行结构优化设计,并对优化结果进行仿真验证,证明响应面模型的可靠性.结果表明,优化后桨-管系统的效率提升比增大了37.82%,说明利用构建的响应面模型对节能导管进行优化合理有效,可为其他类型的节能导管设计提供参考.

模糊数学感官评价结合正交实验及响应面法优化鸡蛋银条肉酱辅料配方

模糊数学感官评价是一种基于模糊数学的综合评价方法。该文以鸡蛋、银条、猪肉作为主要原材料,采用单因素实验、模糊数学感官评价结合正交实验和响应面优化法得到了鸡蛋银条肉酱的最佳辅料配方,并对其进行理化指标、卫生指标、污染物指标测定。结果表明,鸡蛋银条肉酱的最佳辅料配方为:鸡蛋碎60 g,银条30 g,猪肉粒30 g,菜籽油30 g,黄豆酱25.80 g,青红椒20 g,生抽14.20 g,花生6 g,蚝油4.19 g,芝麻3.2 g,白糖2.57 g,花椒1.6 g,此时感官品质最好,口感层次丰富、脆嫩可口,口味咸辣适中,色泽诱人,酱体浓稠度适宜,具有营养丰富、口味独特、口感多样、附加值高等特点,Design-Expert 13软件得出感官评价得分为87.75,验证实验得分为88.14,与模型预测值相似,其各项理化指标、卫生指标、污染物指标均符合相关国家标准规定。该研究与国内目前以银条为主料制作酱料的相关研究相比,结果更精确、更清晰、更系统、更全面,可以为银条酱料开发及工业化生产提供新思路、新参考。

基于响应面法的绞车卷筒结构优化设计

为了充分利用卷筒的材料特性,实现绞车卷筒的轻量化,首先利用ANSYS对卷筒进行静态特性分析,然后对卷筒各项参数进行灵敏度分析,最后基于响应面法进行卷筒结构优化,得到最优方案。对优化后的卷筒进行疲劳寿命分析,结果表明,优化后的卷筒满足设计要求,质量减少了15.9%,实现了优化目标。

基于实验设计和响应面模型的风扇转子气动优化设计

针对跨声速风扇动叶中掠、弯结合叶片基于控制点的B样条曲线对积叠线进行参数化,以掠、弯为设计自由度,应用实验设计、三维粘性流场求解、响应面模型及遗传算法对Rotor 67以近尖峰效率工况点为设计点对风扇转子进行了气动优化设计,得到了前掠与弯向旋转方向的复合设计叶片,其总压比有较明显提高。但由于优化是在单一工况点下进行的,其变工况性能不佳。