基于进化策略的海上风电支撑结构多参数同步优化设计

针对典型海上风电场3 MW固定式三桩单立柱风力机支撑结构主尺度优化问题,文章采用参数化建模方式进行力学建模,在有限元分析的基础上,结合生物进化策略,以风机塔顶位移、结构最大Mises应力为限制条件,以减小支撑结构整体体积为优化目标,对海上三桩单立柱风力机支撑结构主尺度参数进行多参数同步优化设计。研究结果表明:在保证风机塔架刚度和结构强度的前提下,通过结合有限元分析与进化策略对风机主尺度参数进行同步优化,风机支撑结构整体体积明显下降,优化效果明显。该多参数同步优化设计方法可为海上风电固定式支撑结构设计提供参考。

基于粒子群优化的超级电容器模型结构与参数辨识

为了分析超级电容器的动态特性,并准确估计荷电状态、健康状态等信息,需要建立超级电容器模型。提出以系统辨识方法作为建模手段,为克服广义误差准则不能保证模型输出误差最小的缺点,采用输出误差准则并推导出对应的非线性目标函数。应用粒子群优化算法对该目标函数进行优化求解,并获得模型参数。针对结构辨识问题,采用最终输出误差准则计算结构判别指标,通过比较该指标值确定模型最佳阶次。实验和仿真结果表明,所提模型能精确描述超级电容器的动态特性,建模方法可行。

基于一种新的应力准则的渐进结构优化方法

根据工程优化设计中最关注的材料利用率和最大应力最小化问题 ,引入且导出了应力评估参数 ,并基于此参数和单元的应力水平 ,提出了一种新的应力准则 .该方法能有效缓解在删除无效材料时可能导致的应力集中 .用两种不同方法对悬臂梁进行了优化设计 ,实例说明这一方法比传统的基于应力的渐进结构优化方法更为有效 .

基于模态参数验证的机床结构件优化设计

基于有限元分析和试验测试相结合的方法,研究机床结构件优化设计.以某型号拉床结构3大件之一的床台为例,建立床台实际几何形状的有限元模型,分析床台在实际工况下的变形情况和模态参数.利用LMS SCADAS III-305振动测试设备和PolyMAX方法,得到床台在0~512 Hz频率下的自然频率、阻尼比和振型等实验模态参数.获得实验模态与分析模态振型向量的置信准则矩阵,表明有限元分析和实验结果具有较好的相关性.利用经过验证的有限元模型开展拓扑优化,根据优化结果进行床台结构的二次设计.结果表明,通过二次设计得到轻量化的床台结构,切削点处变形更小,第一阶固有频率更大,实现了更好的动态性能.

基于投资-效益准则的现有结构抗震加固策略

介绍了基于功能的抗震设计思想及投资-效益准则,并通过构建基于投资-效益准则的结构优化模型及算例分析,得到了基础隔震设计方案就是该优化模型最优解的结论;探讨了基于投资-效益准则的现有结构抗震加固策略,指出对于要求较高的加固目标,采用隔震加固策略更为适合.

高速铁路客站房桥合一结构层间隔震优化策略研究

作为当前高速铁路建造中出现的一种新型客站形式———房桥合一结构体系已经开始应用于实际工程,其抗震设防研究有着迫切需求和重要意义。基于此,本文对房桥合一结构中设置层间隔震来实现减震控制开展研究工作,并重点探讨此类控制方法的参数优化策略。首先建立了房桥合一结构数值模型,通过引入虚拟激励法推导了高效准确的随机计算式,继而指出采用参数域方法进行优化更为合理,它可实现隔震层参数有效配置。最后,通过数值研究对随机地震激励下房桥合一结构层间隔震优化策略进行了验证分析,分别基于单桥模型和多桥模型研究了其减震机理和减震效果,提出可提高减震效果的参数优化策略。本文研究结果表明:设置经过参数合理优化的层间隔震装置对房桥合一结构减震是可行且有效的。

基于岩体扰动参数的边坡结构优化

为了研究岩体扰动参数对边坡稳定性的影响,根据某露天边坡岩体物理性质及坡体钻孔勘探结果,分析了边坡体各岩组在不同扰动参数下的强度弱化过程;考虑由扰动产生的节理裂隙对边坡稳定性的影响,通过Phase^2软件对仿真计算模型进行了不同扰动程度的区域划分;同时提出了一种用于直观表征露天整天边坡稳定性的安全系数“玫瑰花”图。结果表明:各边帮受节理切割和爆破扰动的影响,稳定性差异较大,部分边帮安全储备充足,仍存在优化空间;节理裂隙几何位置对边坡失稳滑移面具有控制作用,对于近乎顺层岩质边坡,其破坏主要沿节理面剪切滑移;对于具有浅埋倾覆节理面边坡,由于岩体强度较高易发生倾倒破坏,所绘制的边坡安全系数“玫瑰花”图可直观表征露天边坡整体稳定性,考虑局部扰动影响对边坡稳定性分析进行精细化表征,为矿山边坡角度的进一步优化提供了一定的参考指标。

模糊-区间参数连续体结构的拓扑优化设计

研究位移可靠性约束下的模糊-区间参数连续体结构的拓扑优化问题.利用3σ准则和信息熵分别将区间变量和模糊变量近似转换为随机变量,构建了随机参数平面连续体结构的拓扑优化模型,以结构的形状拓扑信息为设计变量,结构总质量均值极小化为目标函数,以满足位移可靠性为约束条件;利用代数综合法导出了位移响应的数字特征的计算表达式;通过单位虚载荷求得位移灵敏度然后采用双方向渐进结构优化方法求解.通过两个算例验证了文中模型的合理性和求解策略的有效性.

基于参数化水平集法的约束阻尼结构动力学拓扑优化

约束阻尼(CLD)结构拓扑优化是轻量化设计下实现振动与噪声控制的有效手段。结合约束阻尼结构的有限元模型,以前两阶模态损耗因子及其加权最大化为目标函数,以参数化水平集函数的扩展系数为设计变量,以约束阻尼材料用量为约束条件,建立了基于参数化水平集法(PLSM)的拓扑优化模型。基于伴随向量法推导了目标函数对设计变量的灵敏度,采用优化准则法更新设计变量。算例结果表明:基于参数化水平集法对约束层阻尼结构进行拓扑优化是可行有效的,且以基板结构应变能分布构建初始构型可提高优化效率。此外进一步讨论了在附加质量保持不变的条件下,约束层材料和阻尼材料厚度变化对约束阻尼材料模态损耗因子和最优构型的影响规律。

基于遗传非参数MDL-BW方法的HMM结构优化

隐马尔科夫模型(Hidden Markov Model,HMM)广泛用于语音信号等时序信号的建模.HMM的结构优化包括模型参数个数优化和参数值的优化.针对传统的用于训练HMM的鲍姆-韦尔奇(Baum Welch,BW)算法在寻求最优解时容易陷入局部极值以及无法优化HMM参数个数的问题,本文提出了遗传非参数MDL-BW方法.该方法通过结合遗传(Genetic Algorithm,GA)算法随机搜索的特点和自适应思想来扩大HMM参数值解的搜索空间,结合非参数思想帮助自动寻求HMM的合适参数个数,同时以最小描述长度MDL(Minimum Description Length,MDL)作为模型优化准则来寻求HMM在全局上的最优结构.仿真数据、语音数据以及人体动作数据的仿真结果表明遗传非参数MDL-BW方法相较BW方法等同类方法在HMM结构的寻求上具有更好的效果.

四腿桁架式海上风机基础结构优化设计

针对四腿桁架式海上风机基础结构优化设计问题,建立了一种多准则多参数结构优化策略与方法,辅助四腿桁架式基础型式的设计工作并提高结构优化效率。依据设计经验,采用敏感性分析技术对各设计参数进行分级,并进一步采用逐级搜索策略给出了由各参数组合成的一系列优化方案。依据结构优化理论和相关工程经验,采用多准则控制算法对优化方案进行筛选,给出了最优的结构设计方案。应用该优化策略与方法对我国近海某海域拟建四腿桁架式风电结构进行设计,提高了设计效率,最终得到的结构优化设计方案与经验设计方案相比,材料利用率更高、结构用钢量更少,节省结构用钢量达30%以上。

隔膜室橡胶密封圈结构参数研究

针对原密封圈的结构缺陷,改进了密封圈的结构,在美国AXEL实验室完成隔膜室密封圈橡胶材料性能实验.用有限元软件ANSYS对橡胶密封圈进行建模分析,以最大接触压力和最大等效应力为工作能力判据,分析结构参数对密封性能的影响,对密封圈结构的基本几何尺寸进行优化.结果表明:密封圈密封面宽度和压缩量应以保证均匀连续密封压力带,避免出现织物边缘应力过大为宜.确定了所分析参数隔膜室密封圈密封面宽取1.5 mm、压缩量取3 mm为最佳尺寸.解决了隔膜室密封结构的密闭性和早期失效问题,为设计提供参考依据.

结构健康监测的传感器优化布置研究进展与展望

大尺度、复杂化、长寿命、多功能现代工程结构长期暴露于严苛服役环境,结构功能与状态会偏离初始设计目标,利用结构健康监测技术进行健康诊断和性能评估是保证结构安全、延长使用寿命、降低维修成本的重要手段,而传感器系统作为结构健康监测的首要环节直接决定了结构安全诊断的准确性。随着待监测结构对安全性、功能性需求的日益提高,传感器优化布置越来越复杂,高效、高精度的结构状态变化数据采集系统也对传感器优化布置问题提出了更高的挑战。着重回顾并评述了传感器优化布置方法、评价方法等研究进展,提炼出传感器优化布置中亟待解决的输入参数与性能之间的耦合关系,可靠性分析,大规模传感器布置优化算法的精度、效率与评价等若干关键问题,并对此进行了未来发展展望,包括非完备信息与最优输入参数下传感器优化布置方法,基于信息融合技术的多类型传感器优化布置方法,传感器布置的多目标优化算法综合设计,基于人工智能的传感器优化布置算法策略,低信噪比、多工况下自适应的振动数据采集系统等重点发展方向。

不同屈服准则对热轧结构钢各向异性行为预测精度对比

实验测试了酸洗汽车结构钢QSt E系列热轧钢板不同方向(与轧向分别成0°、45°和90°)的单向拉伸力学性能,获得了其各向异性屈服行为。依据Hill48、Hill90和Barlat89各向异性屈服准则及其参数计算方法,分别建立了QSt E系列钢种的各向异性屈服模型,并将模型预测的不同方向屈服应力及r值与实验结果进行对比分析。结果表明,经优化后的参数求解方法可很好的同时预测单向屈服应力和r值。在r值的预测能力上,不论r值呈抛物线型变化还是单调递增变化,Hill48屈服准则均能很好的预测,Hill90屈服准则仅能很好的预测单调递增变化的情况,而Barlat89屈服准则对两种情况下的预测能力均较弱。

换热网络优化中换热单元生成频次的影响分析及策略改进

换热单元的生成频次对换热网络优化有直接的影响,分析其机理可以指导求解算法的改进。本文采用节点非结构模型及强制进化随机游走算法,通过设置不同的换热单元生成概率与生成个数以改变换热单元的生成频次,观察并记录个体在优化过程中产生的年综合费用变化情况。发现不同生成频次下整型变量和连续变量的相对优化频率发生了变化,从而改变了整体优化过程,并且与个体当前优化状态不适应的生成频次会造成相对优化频率不平衡、优化结果较差。基于此,本文提出了一种具有生成参数动态调节策略的换热单元生成方式,在优化过程中根据个体状态实时调整换热单元的生成概率与生成个数,平衡整型变量与连续变量的相对优化频率。最后,采用15SP、10SP和20SP算例进行验证,换热网络的年综合费用较文献结果分别下降了1.06%、0.16%、0.68%,验证了该策略使得换热单元的生成频次更为合理,有效地提高了算法的优化效率。

基于DRHOSVM的复杂结构瞬态可靠性分析

为提高结构瞬态可靠性分析的效率和精度,基于降维策略和参数优化思想,以支持向量机为建模基础,提出基于降维策略的参数优化支持向量机算法(DRHOSVM)。以航空发动机涡轮叶盘的疲劳寿命数据集为算法验证对象进行瞬态可靠性分析,通过对比直接模拟、传统支持向量机、Kriging,以验证其在建模特性和仿真性能方面的有效性和适用性。结果表明:DRHOSVM在高维数据规模下具有良好的算法精度和效率,适用于复杂结构的可靠性分析。

内燃机喷油系统的优化设计

内燃机喷油系统是现代汽车发动机的核心组成部分,其优化设计对发动机性能、燃油消耗和排放性能有着重要影响。本文以内燃机喷油系统的优化设计为研究对象,探讨了喷油系统的结构、喷油参数以及控制策略等方面的优化方法。通过实验数据分析和模拟仿真等手段,验证了优化设计的有效性,并给出了相应的优化建议,以期为内燃机喷油系统的设计和研发提供参考。

铁路隧道通风系统设计与优化

铁路隧道通风系统是保障铁路运输安全和乘客舒适的重要因素之一。而在隧道内的高速运行列车会产生大量热量、颗粒物和有害气体等,严重影响列车内部环境质量。因此,本篇论文将从铁路隧道通风系统设计和优化的角度出发,研究采用新技术、新材料和新方法,改善隧道通风系统的性能和效果,减小污染物浓度和温度梯度,提高行车舒适度和安全。本文针对铁路隧道通风系统的设计原理、方法及现有问题进行了分析,并提出了相应的优化方法。首先,阐述了铁路隧道通风系统的设计基本原理及应遵循的首要考量。其次,分析了现有铁路隧道通风系统中,如设计不合理、设性能不足、能耗过高和隧道内环境质量存在的问题。针对这些问题,提出了参数优化、结构优化控制策略优化等方法以期提高铁路隧道通风系统性能,实现节能与环保目标。最后,总结了文的主要结论,并展望了铁路隧道通风系统设计与优化方面的未来研究方向。通过不断深入研究与创新,推进铁路隧道通风系统设计与优技术的发展,以期为铁路输建设与发展提供坚实保障。

进化规划方法的综合改进及其在电力系统无功优化中的应用

提出了一种应用于电力系统无功优化的综合改进进化规划方法。分析了传统进化规划方法存在解易早熟和收敛慢等不足的主要原因,并对传统方法的变异算子和选择算子提出了综合改进。提出新的策略参数控制方案改进变异算子,同时在选择算子中引入了Metropolis判别准则。为验证改进方法的正确性和有效性,以IEEE30节点系统为例进行了仿真,结果表明文中提出的方法与传统方法相比能更好地避免解的早熟并使算法具有更快的收敛速度,适用于无功优化计算。

联合模糊和随机不确定性的结构可靠性分析

针对模糊参数和随机参数同时存在的情况,运用蒙特卡罗随机模拟产生随机样本,结合模糊可能性分布,通过使用进化策略的α-截集优化方法,进行模糊分析,从而获得模糊结果的集合.通过证据理论对模糊结果集合进行后处理,获得边界概率累积分布.另外通过对参数进行模糊可能性分布和随机分布的相互转换,进行只有单类参数的模糊分析和随机分析,并与联合考虑模糊和随机参数方法相比较,结果表明,该方法能够同时考虑参数的随机性和模糊性,在参数到结果的不确定性传递过程中人工误差较少,并能够给出更合理的结果.