飞机整体结构件的“加工变形-疲劳寿命”多目标结构优化方法

在毛坯制造过程中,材料力学性能的非均匀性导致铝合金厚板内产生残余应力,以致在后续的高速切削加工过程中,随着材料的大量去除,残余应力的释放使得整体结构件发生变形,严重影响着整体结构件的尺寸稳定性。因此,研究零件结构与零件变形之间的关系对于实现加工过程的高效化和精密化至关重要。首先,将铝厚板内残余应力的释放合理地等效为外载荷的施加,利用材料力学弯曲变形公式建立铝厚板在厚度方向上加工变形的挠度模型。由实际加工测量可知:加工变形的公式解析值、有限元仿真值与实际测量值吻合得很好。为了进一步分析零件结构与疲劳寿命之间的关系,通过名义应力法对零件的最小疲劳寿命与疲劳载荷下零件的最大应力进行等效以简化分析,对部分具有代表性的结构进行静力分析后将其作为样本进行神经网络拟合,得到了以3个腹板位置为输入、零件最大加工变形及最大疲劳应力为输出的神经网络模型。最后利用神经网络模型构建了一个使得最大加工变形和最大疲劳应力都尽可能小的多目标优化问题,使用遗传算法求解该多目标问题后取得的最优解为:3个腹板与零件底部距离分别为8.868 mm、27.992 mm、28.000 mm,此时零件的最大加工变形为0.088 mm,最小的随机疲劳载荷寿命为4.432×10^(7)次。

模糊环境下多目标结构动力优化设计

考虑结构设计变量和多阶固有频率优化目标都具有模糊性，以适当方式形成了它们各自的隶属函数。顾及多阶固有频率目标和设计变量约束的最优性隶属程度，构造了多阶固有频率优化的模糊判决函数。形成了模糊环境下结构多阶固有频率动力优化设计方法。以空间杵架算例验证该方法的合理性和有效性。

液压缸多目标结构的优化

液压缸是承受高压的零件(结构及主要尺寸见图1),由于在法兰及缸底处结构尺寸发生突变,故应力集中较为严重。为保证其强度和使用寿命,必须使其最大应力下降,这通常需要增大结构尺寸,增加材料的用量。另一方面,液压缸的成本在很大程度上取决于设计。为了降低成本,在强度允许的条件下应减小结构尺寸。因此,提高产品的可靠性与节约材料就成为一对矛盾。

T2120深孔机床主轴的多目标结构优化

本文针对T2120深孔机床主轴结构采用了APDL参数化语言对其进行多目标结构优化设计。采用分层目标法,将主轴的体积以及主轴单元最大应力的最小值作为优化目标,运用APDL参数化语言建立了主轴有限元模型,并且进行多目标结构优化。优化结果:主轴体积缩小了19%,单元应力降低了27%。采用多目标优化不仅减少了主轴重量,同时还降低了单元应力,该优化结果为机床主轴的结构优化和性能的改进方面提供了一定的理论依据。

基于硬件感知的多目标神经结构搜索方法

神经结构搜索技术可以在大量候选网络集合中搜索到适用于特定任务的神经网络结构.目前,大多数结构搜索网络的部署是针对英伟达GPU、英特尔CPU或谷歌TPU等硬件设备的.然而,将搜索到的架构迁移到一些AI专用加速器中,如寒武纪加速卡或华为Atlas推理加速器,推理效果却表现不佳.主要存在两方面的问题:在搜索空间设计层面,由于硬件架构设计对不同算子的支持存在差异,复用传统的搜索空间到专用神经网络加速器上,其推理效率不是最优的;在结构搜索层面,由于专用神经网络加速器在并行计算资源和数据流水通道等设计的不同,仅采用参数量、计算量作为搜索目标不能准确度量推理延迟,并且限制了神经结构搜索在精度和延迟上的探索空间.为了解决上述问题,本文提出一种基于硬件感知的多目标神经结构搜索方法,首先通过测试不同类型的卷积算子在目标硬件上的性能表现,使用非支配排序设计出定制化的高效搜索空间.然后,将延迟纳入搜索目标,提出一种启发式的混合粒度交叉算子,通过粗粒度阶段间交叉和细粒度阶段内交叉提高种群在多目标下的收敛性和多样性,更好地权衡神经网络的精度和推理延迟.本文主要针对国产寒武纪加速卡MLU270-F4进行了实验分析与方法验证,在CIFAR-10上搜索得到的MLUNet-S4精度比DARTS高0.14%的同时推理速度提升了4.7倍,相比于NSGANet精度仅下降0.04%的同时速度提升了5.5倍;在ILSVRC2012数据集上MLUNet-C相较于具有相同推理速度的Mobile Net V2和Mnas Net速度上提升了1.2倍的同时预测精度也分别提升了2.3%和0.2%,效果提升显著.

多层次半结构性多目标模糊优选理论在赣江流域水量分配中的应用

随着人口的增长和经济的发展,生活和生产需水日渐增多,水资源供需矛盾日益突出,而用水效率低、用水浪费现象也没有得到有效的控制。我国水资源当前所面临的严峻形势要求我们必须对水资源进行公平而合理的分配,提高水资源的利用效率,缓解供需矛盾。首先构建了多层次半结构性多目标模糊优选模型,并以赣江为例,用该模型对其水资源在各用水区域之间进行了分配,旨在对这种水量分配方法进行探讨和实践,以期为赣江流域水量分配工作提供一种可行的参考方法。

基于多目标半结构理论的引黄供水工程方案模糊优选

为了合理决策引黄供水工程建设方案,实现资源、环境、经济、社会的可持续发展,针对黄河的特点建立了考虑主客观因素的评价指标体系,运用多目标半结构性模糊优选理论建立了引黄供水工程方案优选的计算模型,并在郑东新区龙湖引水工程中应用,取得了良好的效果.

基于Krigin模型与蚁群算法的装甲车辆散热器的多目标结构优化

为了对某型装甲车辆的散热器进行结构优化,建立了散热器空气流动数学模型,然后利用ANSYS CFX建立了散热器单通道CFD仿真模型,对散热器的空气侧流动阻力特性和传热特性进行了分析。在此基础上,确立了设计变量和目标函数,利用拉丁超立方实验设计方法构建了样本空间,基于Krigin模型与蚁群算法相结合对散热器多目标结构优化进行了研究,最后提出了优化结构尺寸。结果表明:所建立的散热器数值仿真模型精度较高,优化后的散热器散热量比原结构增加了1.4%,风扇消耗功率则降低了3.6%。该优化设计方法能够为散热器的结构设计提供理论参考。

基于自适应神经网络的火炮身管结构优化研究

针对火炮多学科优化设计存在计算量大、收敛慢和易陷入局部最优的问题,提出一种基于自适应径向基函数(RBF)神经网络的结构优化方法。编程计算火炮高低温压力曲线,并对ABAQUS有限元软件二次开发将其加载进有限元模型以获取身管的优化目标值,构建其与设计变量间自适应RBF神经网络模型。引入罚函数法处理约束条件,采用遗传算法在模型中求解寻优。每次优化迭代时利用建立的局部和全局分析模型分别选取更新点,增加样本点来更新神经网络,以提高神经网络的局部和全局预测能力。采用典型函数算例和某火炮身管结构多目标优化,实例验证了所提出优化策略的有效性。研究结果表明:身管优化后质量减小了6.63%,结构刚度提高了5.60%,最大等效应力减小了6.34%;与仅使用遗传算法相比,该方法所需的有限元模型调用次数降低了86.5%,运行时间减少了83.3%,为火炮结构设计和优化提供了参考。

水下控制系统电子模块壳体结构优化及试验验证

基于水下控制系统电子模块(SEM)轻量化的要求,确定了SEM结构方案,并对其耐压壳体进行了结构设计。对SEM壳体的失效模式进行了有限元分析,确定了其失效形式为屈服失效。在此基础上,采用一种基于响应面方程的多目标优化法建立了SEM壳体的响应面方程模型,应用Pareto遗传算法得到了响应面模型方程的全局最优解,从而得到壳体优化后的参数值;最后将所设计的SEM壳体采用优化后的结构尺寸加工制造成实体,并对其进行了高压舱试验验证,结果表明,优化后的SEM壳体质量较优化前降低了24.8%,且满足其在强度和稳定性方面的要求,实现了SEM轻量化的目标。本文研究成果对深水水下控制系统电子模块壳体结构设计具有较好的借鉴意义。

空间绳牵引并联机器人多目标优化设计

以6自由度空间绳牵引并联机器人工作空间体积、最小索力和全局灵巧度为优化目标,在保证绳索张力范围的前提下建立了多目标优化的数学优化模型.采用神经网络-遗传算法求得优化的3组满意解,并采用灰色聚类法选择多目标优化时的权重系数.仿真结果表明该优化方法可以有效地实现结构的优化,为同类绳牵引并联机器人的设计提供了有益的参考.

晋东豫西旱地农业生态系统结构优化研究

在系统辨识和明确结构优化的基本策略基础上，采用多目标线性规划（MOLP）方法，以农业生产纯收入、蛋白质产量和降水利用率最高作为目标函数，对国家“八五”攻关晋东豫西旱农试验区农业生态系统结构进行优化。研究结果表明：引种饲草作物小黑麦，大力发展畜牧业，与种植业有机结合，形成农牧系统良性循环结构，将提高旱地经济效益、社会效益和生态效益，促进农业持续发展；应扩大经济作物的种植面积，发展中药材，形成粮经饲结合型种植制度，提高种植业的效益；适当扩大苹果种植面积，农林牧综合发展。结构优化后农业年纯收入可达195．8万元；蛋白质年产量达26．2万kg；降水利用率提高到86．07％。

模糊优选法在VMI供应商选择中的应用

在供应商管理库存中,生产商可以从他们的零售商那里实时获得销售点的数据,并调取零售商的库存文档,这种方式改变了传统库存管理的理念和运营模式。在其实施过程中,如何选择可以长期合作的、有战略伙伴关系的供应商具有举足轻重的作用。首先介绍了VMI的产生背景,重点介绍了供应商选择的重要性,提出了供应商评价的5个原则,进而采用模糊优选模型对候选供应商进行评价,对决策者提供决策支持。最后以杭州口岸国际物流有限公司的供应商管理库存系统为例进行说明。

汉江流域水权初始配置模型研究

水权管理的关键和难点是水权的初始分配。做好初始水权的分配,能够促进水资源的优化配置,达到以水资源的可持续利用支持国民经济和社会的可持续发展。根据水权初始分配有效性、公平性、可持续性发展的原则,分析了水权初始分配的主要影响因素,主要是经济发展、用水效益、平均分水、现状用水、水源地优先、生态环境以及社会发展;构建了水权初始分配的层次结构图;采用多目标半结构性模糊优选模型研究流域水权初始分配,该模型根据人的经验知识量化原理确定定性指标的相对优属度和各指标的目标权重,为确保模型的实用性,目标值重要性比较时采取了专家咨询手段;定量指标则根据实际情况采用越大越优型的相对优属度公式或越小越优型相对优属度公式。

灌溉模式优选理论与应用研究

为了提高灌区规划中灌溉模式选择的科学性 ,本文提出一套灌溉模式选择综合评价指标体系及优选评价计算方法。其成果在典型灌区取得了良好的效果 ,可在灌区规划、设计及改造中普遍推广应用。

基于水权理论的新疆玛纳斯河水资源分配研究

新疆玛纳斯流域是新疆最大的绿洲农耕区,该流域自然环境特点和社会经济发展在新疆均具有典型的代表性。玛纳斯河水权分配是玛纳斯河水资源管理改革的重要部分。首先探讨了水权的基本理论和使用权的分配原则,并依据这些原则,构建了水权分配的指标体系。为解决这一多地区多目标的决策问题,建立了多层系统半结构性多目标模糊优选的水权分配模型。采用该方法对玛纳斯河水权进行了分配,获得了较为合理的结果。

对矿产资源经济区划与综合评价方法的探讨

矿产资源是我们社会主义经济发展的基础。矿产资源分布和质量上的优劣、自然条件的好坏、社会上的供求等等,是极不平衡的。中国是个资源大国。有目的地进行矿产资源经济区的划分,对于我国合理地进行经济发展和实现现代化是十分必要的。 一、矿产资源经济开发区内容及其划分 矿产资源经济区,是指矿产资源与实现其成为社会商品有关的自然条件、社会经济因素等在区域上客观存在的有机组合。它既包括行政区划的省、市、县等为单位。

基于模糊决策的调水水权初始分配研究

为了保证调水工程正常运行,更有效地提高调水的利用效率,初始水权分配是非常重要的环节。文章根据调水工程的供水目标,设计了水权初始分配的指标体系,引入多目标多层次模糊优选算法对模型进行了求解;并以南水北调东线一期工程为例,验证了模型的合理性和有效性。

流域水权初始配置模型研究

根据公平、有效及可持续发展的原则,分析影响水权初始分配的主要因素,构建水权初始分配的层次结构图,采用多目标半结构性模糊优选模型研究流域水权初始分配,其研究成果被应用于汉江流域。

轻型堤块系统概念重建与优化

浮动堤道系统作为快速将人和物资运送上岸的一种跨水域交通方式历来受到世界各国的广泛关注和研究。文章介绍了第二次世界大战以来浮动堤道系统的研发进程,分析了不同类型堤道系统的制作材料、相关部件间的连接方式以及适用的海况条件,梳理出了当前堤道系统存在的局限性。重点介绍了一种由铝合金模块组成的可快速部署的轻型堤块系统。该系统上部结构由兼容性较强的柔性连接件连接并由气动浮筒支撑,在满足挠曲极限的同时利用浮筒浮力实现了上部结构灵活性。最后,采用多目标结构优化模拟退火算法对该系统模块之间的柔性连接进行了研究,提出了进一步开展轻型堤块系统优化研究需要考虑的细节。