基于SolidWorks Simulation对高压容器外形结构尺寸的优化分析

基于高压容器的特殊性,根据承压容器的物理模型,利用计算机模拟的方法建立了承压容器优化设计的数学模型,利用SolidWorks Simulation的分析功能对其载荷特性进行了静力及优化分析,得出承压容器的安全性、可靠性及外形结构的最优尺寸。该分析对设计高压容器外形结构尺寸的优化及成本的降低具有一定的参考作用。

Cascade refrigeration system synthesis based on hybrid simulated annealing and particle swarm optimization algorithm

Cascade refrigeration system(CRS)can meet a wider range of refrigeration temperature requirements and is more energy efficient than single-refrigerant refrigeration system,making it more widely used in low-temperature industry processes.The synthesis of a CRS with simultaneous consideration of heat integration between refrigerant and process streams is challenging but promising for significant cost saving and reduction of carbon emission.This study presented a stochastic optimization method for the synthesis of CRS.An MINLP model was formulated based on the superstructure developed for the CRS,and an optimization framework was proposed,where simulated annealing algorithm was used to evolve the numbers of pressure/temperature levels for all sub-refrigeration systems,and particle swarm optimization algorithm was employed to optimize the continuous variables.The effectiveness of the proposed methodology was verified by a case study of CRS optimization in an ethylene plant with 21.89%the total annual cost saving.

大型半潜船波浪弯矩间接监测方法研究

为准确得到大型半潜船波浪弯矩监测结果,本文阐述了船体波浪弯矩间接监测传统方法,并基于某大型半潜船的全船有限元仿真验证该方法的精度。在船体波浪弯矩间接监测传统方法的基础上,提出一种稳定且精度较高的船体波浪弯矩间接监测的改进方法,利用C-最优设计法和D-最优设计法优化长基线应变仪的安装位置,并通过全船有限元仿真构建改进方法的数学模型。对国内某大型半潜船进行实船监测和全船有限元仿真,验证了改进方法的精度,并将改进方法的计算结果与装载计算机的计算结果进行对比以进一步验证改进方法的适用性。

覆盖件拉延模型面的特征组装配建模技术

汽车覆盖件拉延模型面设计是一项在覆盖件产品三维模型基础上进行边界条件设计的创造性工作 .本文采用特征技术进行工艺补充面、压料面、拉延筋、凹模圆角的设计 ,并根据设计特点和功能类型形成特征组 .由于特征影响区域和特征映射现象的存在 ,通过将各特征组有机动态装配从而形成一个优化整体 ,提高了拉延模工艺型面设计的质量和效率 。

钻头螺旋槽的优化设计及其计算机仿真

分析加工钻头时螺旋槽与砂轮的几何运动关系,运用微分几何和运动学原理建立螺旋槽和砂轮的数学模型。在此基础上开发螺旋槽的CAD/CAM系统。利用该系统可以根据已知的螺旋槽或砂轮的形状分别求出砂轮或螺旋槽的截面形状,为实现螺旋槽优化设计和砂轮修整的数控化奠定基础。

调制式旋转导向钻井工具控制阀力学模型及仿真分析

设计调制式旋转导向钻井工具控制阀的关键问题之一是上盘阀高压孔的设计。通过对调制式旋转导向钻井工具液压盘阀机构的工作原理、力学模型的理论和仿真分析,给出了上盘阀高压孔圆心角的最优设计参数;讨论了充液、泄液滞后时间对巴掌支撑力的影响,提出了调制式旋转导向钻井工具控制阀机械设计和控制的理论依据。

间歇精馏过程的多目标综合优化研究

为了提高间歇精馏过程的综合效益,需要对间歇精馏过程进行多目标优化。提出了一种基于均匀设计(UD)的间歇精馏过程多目标优化的方法。通过Aspen软件建立模型,均匀设计安排试验方案并进行模型模拟,利用DPS数据处理系统对模拟数据进行二次多项式拟合,得到数学模型并预报最优操作参数,使多目标均能达到最佳优化。并以乙醇-异丙醇二元体系分离过程作为研究案例,得到单程收率为52.92%,操作时间6.52 h,相比初始模型验证实验结果,收率提高24.90%,而操作时间在可接受范围之内,达到了优化效果,为今后间歇精馏过程多目标优化提供一种新的思路。

应用计算机仿真技术优化制药工艺

将计算机仿真技术应用到制药工艺的优化过程中．运用均匀设计法建立了仿真的数学模型．２ 个实例的优化结果表明。

20万方原油储罐的关键结构参数设计与优化分析

20万方原油储罐在不久将成为国家原油战略储备的主力设备,但我国目前尚无20万方储罐的国家标准和设计经验。为此,参考美国API650标准分析了许用应力和高径比对壁厚设计的影响,利用数值模拟对比了3种可行方案和储罐大型化的结构强度变化,并对20万方储罐壁厚组合、大角焊缝、边缘板和罐底接触等影响因素进行了定量分析。结果表明,许用应力超过250 MPa和高径比低于20.18/112的组合方式有利于得到最优化的储罐壁厚组合,储罐大型化将使边缘板应力极值增大10%,罐壁位移增大7%。得到了罐底与地基作用较为剧烈的3个重要部位和边缘板变形的多项式方程,定量分析了储罐关键结构参数对边缘板及罐壁的影响大小,并给出了最优化的取值范围。

水力压裂设计的新模型和新方法

压裂设计是水力压裂技术的核心,由于非常规储层的特殊性,使得压裂设计面临一系列的挑战。为此,梳理了国内外压裂设计各环节的新模型和新方法,并分析了其发展方向。压裂设计的新模型和方法主要分布在储层描述、水力裂缝刻画、水力裂缝优化以及水力裂缝模拟等4个方面,其中储层描述主要是在创新参数获取基础上建立新的地质力学模型;水力裂缝刻画主要体现在开发新方法,并结合物理模拟实验认识,提高现有监测手段的准确性;水力裂缝优化方面主要进展是挖掘储层与流体的相互作用,并通过规律性描述,形成新型的油气藏数值模拟软件;水力裂缝模拟主要通过方法创新,研发新型的适用于水平井分段多簇压裂的裂缝数值模拟器。因此,建议国内同行在坚持工具、设备等硬件投入的基础上,加强基础研究,力争在各种评价模型和软件方面取得突破,从而提高压裂设计的科学性,进而实现非常规油气藏的高效经济开发。

二齿差滚动活齿传动多目标稳健优化设计

为了提高二齿差滚动活齿传动的设计水平和设计质量,将优化设计理论与稳健设计方法相结合,在考虑设计变量和设计常量的偏差对可行域影响的基础上,建立了二齿差滚动活齿传动的多目标稳健优化设计数学模型.基于模拟退火算法,提出了该模型的求解方法,给出了计算实例.计算结果表明:与应用普通优化方法得出的优化结果相比较,基于模拟退火算法的稳健优化设计所得的二齿差滚动活齿传动的体积缩小24.1%.

麻花钻螺旋槽磨削加工虚拟仿真

分析加工麻花钻时螺旋槽与砂轮的几何运动关系,运用微分几何和运动学原理建立螺旋槽和砂轮的数学模型。在此基础上,利用VB对AutoCAD软件进行二次开发,建立了麻花钻螺旋槽三维磨削虚拟仿真加工模型,对给定参数的麻花钻进行了几何参数、刀具参数及机床运动参数的计算,并进行了虚拟仿真加工,验证了三维磨削虚拟仿真加工模型的正确性。

基于ANSYS顶升平移装置的优化设计

分析了顶升平移装置的工作特点与工作要求,重点研究了顶升系统的机械结构设计,确定了各个主要部件的结构形式与设计参数。运用三维软件Solid Works建立了该装置的三维几何模型,将其简化后导入ANSYS Workbench有限元分析软件中,建立了有限元模型进行了应力和应变的有限元分析。针对分析结果,对相应零部件进行了优化设计,形成一套强度和刚度满足设计要求,结构设计合理的装置。

双曲面麻花钻成形仿真与优化方法研究

提出了用计算机三维仿真的方法求解双曲面麻花钻型的刃磨成形参数与设计参数的关系。该方法能迅速直观地判断在给定一组刃磨成形参数下原超越方程组的解,可以具体分析该钻型主切削刃和横刃上的刀具角度值。

二维井身剖面的通用设计方法

目前定向井和水平井普遍设计成二维圆弧型井身剖面。传统设计方法对于不同类型的井身剖面都分别给出设计公式,通用性差,往往需要多次试算才能得到合理的设计结果。为了解决井身剖面及其设计方法的多样性问题,建立了通用的井身剖面及约束方程,提出可任选2个待求特征参数的井身剖面设计新方法。通过揭示井身剖面及特征参数的演化规律,使设计方法适用于由直线段和圆弧段所组成的各种井身剖面。该研究突破传统设计方法的局限性,给出了具有普适性的解决方案,实现了特征参数之间的相互验证和优选,解决了井身剖面设计的多样性和优化设计问题。新设计方法具有计算公式简明、方法灵活实用、易于计算机编程等特点,可广泛应用于定向井和水平井的轨道设计。应用实例验证了设计方法的科学性和适用性。

基于Aspen仿真的乙醇水溶液精馏方案优化

为了实现对乙醇水溶液精馏方案进行优化设计,本文首先基于物料平衡、相平衡、物流各组分摩尔分率归一化以及热量平衡,针对整个填料塔精馏过程建立了稳态和动态模型,并利用数学模型对每部分精馏操作时的关键参数以及能耗进行了理论计算。为了检验数学模型和理论计算的合理性,同时鉴于Aspen Plus和Aspen Dynamics中已经建立了完善的精馏塔模型,本文以乙醇水溶液精馏方案为例,以达到浓度和回收率要求为约束条件,过程中最小能耗为目标函数,对回流比、馏出液流量、进料流量、进料温度、塔釜加热功率等几个输入变量分别进行了灵敏度分析,对理论计算的操作变量进行校正,确定出实际操作中的操作变量,优化乙醇水溶液精馏过程,从而得到最优的精馏操作序列。

并联磨床加工螺旋槽的磨削参数设计

螺旋槽的加工是回转体刀具加工的重要组成部分 ,其形状参数 (尤其是前角、槽深和槽宽 )对刀具的切削过程有很大的影响 .基于 6 UPS并联机床 ,在分析并联机床加工工艺特性的基础上 ,按照螺旋槽加工中砂轮与刀具的相对运动关系 ,建立了螺旋槽加工运动的理论模型 ,对可能影响螺旋槽成形的因素进行了全面分析 .进而建立了一个仿真模型 ,可以对所有的磨削参数进行快速的定量设计和优化 ,主要包括砂轮偏转角度、砂轮厚度、砂轮轴向平移位置和螺旋槽深度 。

面向用户感性需求的产品形态设计方法

为满足工业设计过程中用户对产品形态的感性需求,减小用户和设计师对产品形态方案的认知差异,研究了用户需求模型,建立了产品形态设计约束空间,通过交互式遗传算法使用户和设计师共同参与寻优过程。为降低交互评价疲劳度,借助神经网络模拟用户和设计师的评价意图,以实现产品形态方案的自动求解,生成满足用户需求和设计师设计意图的方案。以家用轿车前脸形态设计为例,验证了方法的有效性。

小型轮腿复合式越障车轮的设计与改进

为适应复杂地形的越障作业需要,设计出一种新型的轮腿复合式越障车轮。首先,对所设计机构的工作原理进行了介绍;其次,在三维设计软件SolidWorks中建立了轮腿复合越障车轮的三维CAD模型;最后,利用ANSYS软件对所设计的轮腿复合式越障车轮进行了受力分析,根据分析结果,对相关零件的结构进行了改进。对照改进前后的ANSYS受力分析结果可知:改进设计后,既减轻了质量和降低了转动惯量,又满足越障时的受力要求。

飞机全电式前轮转弯系统设计与优化分析

由于全电飞机具有诸多优点,飞机前轮转弯系统必将向全电化这一方向发展。以飞机全电式前轮转弯系统为研究对象,基于飞机前轮转弯系统基本原理和机电一体化系统设计方法,针对前轮转弯系统对操作控制的要求,设计一套由蜗轮蜗杆式前轮转弯机构与兼具转弯和减摆功能的电传伺服操纵系统组成的全电式前轮转弯系统,并建立仿真模型,进行动态性能优化和仿真分析,对系统的各项功能进行检验,研究结果表明所设计的飞机全电式前轮转弯系统合理有效,能够满足工程应用要求。