基于粒子群-细菌觅食混合优化算法的汽车碳纤维复合材料地板铺层设计

为提高白车身地板复合材料铺层优化设计的精度、效率及结构轻量化水平,提出了一种碳纤维复合材料地板铺层优化设计方法。首先建立了白车身有限元模型并验证了其有效性,然后通过力学性能测试获取了碳纤维复合材料的参数,并进行了地板铺层的概念设计和建模。接着,采用连续变量优化设计方法确定了地板的铺层厚度、铺块形状和铺层层数,并使用离散化圆整策略获得了各铺向角的离散铺层层数。优化结果表明,所提出的粒子群-细菌觅食混合优化(PSO-BFO)算法对地板质量、静态弯曲刚度和白车身轻量化系数的改善率分别为34.4%、6.0%和5.3%。

基于拓扑优化的车用功率模块Pin-Fin设计方法

集成Pin-Fin散热器可以降低功率模块的结-流热阻,是车用电机控制器热管理的发展趋势。然而,传统参数设计方法无法定量表征Pin-Fin的形貌结构,设计自由度低、设计效果欠佳,难以实现Pin-Fin的热-流协同设计。基于变密度拓扑优化方法,该文提出一种Pin-Fin形貌结构的设计方法,建立Pin-Fin设计的变密度拓扑优化模型,分析模型参数对优化结果和收敛性的影响规律,形成以结-流热阻和冷却液压降为目标的协同优化方法,探索Pin-Fin结构的热-流耦合规律和强化换热方法,得到最优的Pin-Fin散热器形貌结构,搭建变流器实验平台和车用电机控制器样机,对标商业化圆形Pin-Fin结构,以及三角形、菱形和水滴形等其他形貌结构,计及母线电压、负荷电流和冷却液流量的影响,实验结果验证了所提模型方法的可行性和有效性。实验结果表明:基于拓扑优化方法设计的Pin-Fin结构,与传统结构相比可以降低12%的结-流热阻,消除了多芯片结温差异的80%,为车用功率模块和电机控制器研究提供新的思路。

基于AHP-CRITIC混合加权法和星点设计-效应面法的荆防活血乳膏处方优化研究

目的研究并优选荆防活血乳膏剂的制备工艺。方法以荆防活血乳膏剂的离心稳定性、耐热稳定性、涂抹分散性为考察指标,采用层次分析法(AHP)、基于指标相关性的权重确定方法(CRITIC)、AHPCRITIC混合加权法确定各评价指标的权重系数,并结合星点设计(central composite design,CCD)-效应面优化法筛选荆防活血乳膏处方中出对基质质量影响较大的3个因素硬脂酸、甘油、混合乳化剂(平平加、三乙醇胺)的用量,验证优化后的最佳处方。结果按AHP-CRITIC混合加权法得到离心稳定性、耐热稳定性、涂抹分散性的权重系数分别为0.5216,0.3372,0.1412,最佳处方比例为:硬脂酸4.4 g,甘油14.3 g,混合乳化剂4.2 g,单硬脂酸甘油酯2 g,凡士林8.5 g,二甲基硅油10 g,纯化水20 g,冰片1.5 g(2%),苯甲酸钠0.1%,荆防活血方组方药物提取干膏用量7.5 g(每100 g乳膏中含主药量约10 g)。结论优选出的荆防活血乳膏剂制备工艺经验证简单、合理,所得制剂具有良好的外观性状、涂抹分散性和稳定性。

基于协同优化的耐压柱壳多学科多目标优化

为提高耐压柱壳的设计效率和结构性能,本文基于多学科设计优化思想,进行了耐压柱壳多学科设计优化的学科分解,确定了耐压柱壳多学科优化设计的设计参数,明确了设计变量间的耦合关系,设计了耐压柱壳参数化分析流程,进行了设计变量灵敏度分析。在利用响应面模型建立了具有较高拟合精度耐压柱壳近似模型的基础上,以质量排水量比和极限载荷为目标函数,建立了基于协同优化方法的耐压柱壳多学科多目标优化模型,在确定了系统层和学科层的优化求解方法基础上,设计了基于协同优化的耐压柱壳多学科多目标优化框架,进行了优化的求解工作,得到了优化方案。与初始方案的对比表明:所得到的Pareto解集中,部分方案在2个目标函数上均得到了优化,验证了优化框架的有效性。

多学科设计优化方法的比较

为了推广多学科设计优化方法在船舶和海洋工程结构设计中的应用,讨论了三种典型的多学科设计优化方法:多学科可行方向法(MDF),协同优化方法(CO),两级系统综合方法(BLISS),并将其应用到齿轮减速箱的设计中;根据计算结果,对上述三种多学科设计优化方法进行了定量的比较和研究,得出BLISS方法最适合齿轮减速箱优化设计的结论。此外,还给出了多学科设计优化方法的选择标准,为多学科设计优化的工程应用提供了一定的指导和帮助。

基于单循环方法的涡轮叶片可靠性及多学科设计优化

为了得到适用于涡轮叶片复杂结构并同时考虑可靠性的多学科设计优化方法,将基于单循环方法的可靠性分析(SLBRA)与并行子空间设计优化方法 (CSSO)相结合,提出了一种基于可靠性的多学科设计优化(RBMDO)方法。在优化过程中使用Kriging近似模型并不断提高模型精度。该方法在计算最可能失效点(MPP)的过程中避免了优化迭代,提高了计算效率。以涡轮叶片的设计优化为例,对该方法进行了验证并与传统双循环方法进行了对比。结果表明,优化结果满足可靠性的要求,与双循环方法相比优化效率明显提高,证明了该方法在工程应用中的可行性和有效性。

飞机多学科设计的分级优化方法

飞机设计是十分复杂的过程 ,它需要多个学科的综合及许多部门的合作。基于层次型分解的多学科设计优化 (MDO)算法就是解决这类复杂工程系统优化的有效方法。它将大系统分解为许多层 ,每层又有许多子系统 ,而各个子系统的计算规模较小 ,同时又能保留各层次间的耦合关系。通过三梁元刚架结构的设计 ,证实了本文算法的有效性。

多学科设计优化方法比较

多学科设计优化(MDO)是当前复杂系统设计研究中一个最新、最活跃的领域,而多学科设计优方法是多学科优化技术体系的研究核心。文中对具有代表性的三种多学科优化方法—多学科可行法(MDF)、单学科可行法(IDF)和协同优化方法(CO)进行比较,阐述了各种方法的结构体系及其特点,并且通过一个耦合的多学科问题来说明三种方法的集成过程。

基于多方法协作优化方法的非壅塞式固体火箭冲压发动机导弹一体化优化设计

固体火箭冲压发动机和导弹性能相互之间紧密耦合。从导弹总体方案设计阶段引入一体化设计思想,能充分发挥和协调好固体火箭冲压发动机和导弹的性能,提高了导弹的总体设计水平。采用基于遗传算法、Powell法和模式搜索法的多方法协作优化方法进行了以非壅塞式固体火箭冲压发动机为动力的导弹总体一体化优化设计。算例表明,采用该多方法协作优化方法进行一体化优化设计,可以协调导弹的总体参数,提高导弹的总体性能。

近似方法在多学科设计优化中的应用研究

文中针对多学科设计优化中出现的问题,探讨了现有近似方法在 MDO 中的适用性。依据近似函数所能模拟设计空间的大小,将近似方法分为:局部近似、全局近似和中等范围近似。局部近似和中等范围近似在结构优化设计中应用广泛,全局近似(如响应面法)能够解决 MDO 中出现的问题。近似方法是处理 MDO 复杂性问题的有力工具。

助推-滑翔飞行器总体多学科设计优化研究

以助推-滑翔飞行器为研究对象,开展多学科设计优化在其总体设计过程中的应用研究。首先对助推-滑翔飞行器进行多学科设计优化任务分析、多学科建模,并建立了助推-滑翔飞行器总体多学科设计优化模型;其次对助推-滑翔飞行器总体设计学科间耦合特点进行分析,在此基础上提出了基于最优灵敏度方法的两层系统集成优化策略;最后通过数值优化算例验证了方法的有效性。优化结果表明,该方法具有较好的收敛速度,且使满载起飞质量减少9%,为高性能飞行器总体设计提供新的设计思路。

中医临床基础学科本科教学方法优化设计研究

教学设计是教学改革的核心内容，其中的教学方法设计最能体现教育现代化，它是教学设计最基本的要素之一。传统的大学本科中医临床基础学科教学方法以讲解灌输式教学为主，在结构形式上缺乏多样性和优化系统性，已不能适应现代教育重质量、高效率的时代潮流，不能满足培养创造型人才的要求。因此，笔者根据自己的教学实践，结合现代教育理论，对中医临床基础学科本科教学方法优化设计方案进行了研究。

导弹总体设计多方法协作优化

针对导弹总体优化设计中存在目标函数与变量之间没有显式关系式、优化方法与优化问题之间的优化特性不确定的问题,提出采用遗传算法、模式搜索法和Pow e ll法结合的多方法协作优化方法。算例研究表明,多方法协作优化可以取得优于单个优化方法的全局最优特性,是一个可行的求解优化问题最优解的全局最优优化方法,适合于求解优化目标函数性质不确定的复杂优化问题。

基于多方法协作优化算法的飞机总体优化设计

针对飞机总体优化设计中存在目标函数与变量之间没有显式关系式等问题,在建立包含推进、气动、性能及重量四个学科的飞机总体设计模型的基础上,采用遗传算法、模式搜索法和Powell法结合的多方法协作优化策略实现了飞机总体参数的优化;并对优化方案进行参数灵敏度分析,优化后飞机正常起飞总重较优化前降低11.6%,优化效果显著。分析结果表明了基于多方法协作优化算法的飞机总体优化设计的有效性。

多学科设计优化方法及其在微型飞行器设计中的应用

微型飞行器是复杂的微机电系统 ,研究涉及微机械设计、微结构力学、微动力学、微流体力学、微气体动力学、微热学、微摩擦学、电子控制等多个学科。阐述了多学科设计优化方法的基本思想 ,综合考虑了微型飞行器设计在推力、重量、控制、通讯导航等方面的限制要求 ,探讨了该方法在微型飞行器设计中的应用 。

导弹多学科设计优化中响应面方法研究

使用响应面方法取代高精度工程模拟可以减少设计周期和成本。目前,有多种响应面模型应用到导弹多学科设计优化中,每种响应面模型有不同优点和不足。本文的目的是通过比较六种响应面模型来帮助设计者选择合适的响应面模型。七种测试函数用来比较响应面模型的三个方面:近似精度、鲁棒性和应用难易度。结果表明,Kriging响应面和增强径向基函数响应面对线性响应、二次响应和高阶非线性响应都有很好的近似效果,而二次多项式响应面和移动最小二乘响应面适合于线性和二次响应,径向基函数响应面适合于高阶非线性响应。神经网络响应面在使用更多的采样点时得到更精确的模型。

微小型水下航行体多学科稳健设计优化方法

近年来由于军事发展需要,微小型水下航行体技术发展迅速。针对微小型水下航行体设计过程中固有的不确定性和多学科性,将产品设计的不确定性设计理论和多学科设计优化理论相结合,提出了一种可用于复杂系统多学科稳健设计优化的稳健协作优化算法。以某微小型水下航行体为例,对其学科划分和稳健协作优化过程进行了分析,探讨了多学科稳健设计优化技术在微小型水下航行体设计中的应用方法。

基于多学科设计优化的深海空间站总体设计方法研究

系统地回顾了兴起于航空航天领域的多学科设计优化方法,重点介绍了分布式多学科设计方法的求解思路、算法特点及最新研究动态;结合深海空间站总体设计的特点,讨论了多学科设计方法在深海空间站设计中的应用前景。

助推-滑翔导弹分段总体参数优化方法研究

为发挥助推-滑翔式导弹最大作战效能,需在一定的飞行条件约束下,对其总体参数进行优化设计。首先分析直接起滑式滑翔弹道下各类参数对飞行弹道的影响,并将整个优化过程划分为独立的两个阶段;而后采用自适应遗传算法对各阶段进行优化,得到了满足文中约束条件下的最佳导弹总体方案;最后采用蒙特卡洛模拟对该方法进行验证。结果表明,文中设计方法能够在5.5 s内完成总体参数优化,并在±0.7%的精度范围内使得导弹进行直接起滑式飞行。

一种新的多学科设计优化方法

针对协同优化方法自身结构存在的缺陷,对其加以改进,提出一种新的单级多学科设计优化方法(ACO)。将协同优化方法中的系统相容性约束作为另一个目标函数与原来系统级目标函数交替进行优化,从而直接避免了原协同优化方法中由于相容性等式约束而带来的系统级优化求解计算困难等问题。测试结果表明新方法是可行的。