基于响应面法的切削参数多目标优化

采用正交切削实验,获得不同切削参数下的切削力、工件表面粗糙度和工件尺寸偏差,利用响应面法,建立对应的响应函数,最后建立以切削力、工件表面粗糙度和工件尺寸偏差为优化目标的多目标优化模型,并采用粒子群算法对目标模型寻优求解。另外,对比不同权重下的优化结果,结果显示,利用熵权法确定多目标优化模型中各目标的权重得到的优化结果优于主观赋权。

基于相关性分析和响应面法的复合旋流器结构参数优化

为了提高旋流器优化参数的准确性,得到其在结构优化中的最优解,以一种新型复合旋流器为研究对象,基于相关性的单因素分析寻优法,以相关性分析的结果来指导优化范围的选取,提高其结构参数优化范围的准确性。结合响应面优化方法,以分离效率为优化目标,确定旋流器的最优结构参数,建立了分离效率和结构参数之间的回归模型。结果表明:不同的结构参数和各性能指标之间的显著关系并不相同,根据相关性分析的结果确定各结构的优化范围为:上锥角为0°~4°,下锥角为8°~12°,底流口直径为12~16 mm;响应面优化得到旋流器最优结构为:上锥角为2.565°,下锥角为11.719°,底流口直径为12.889 mm,在本组参数下旋流器固体分离效率达到了99.945%,气体分离效率达到了93.807%。为旋流器的结构优化提供了一种新方法。

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RSM法的柴油机进气系统参数优化研究

开展进气参数优化是改善柴油机“气油配合”状态,提高柴油机动力性、经济性和排放性的关键。以1台高压共轨柴油机为研究对象,结合已有实验数据搭建了柴油机GT-Power一维性能仿真模型,在最大扭矩工况点处,以进气压力、进气温度、进气门开启角、排气门开启角为变量进行单变量扫值,研究了扭矩和有效燃油消耗率随进气系统参数变化的规律。基于RSM法构建了扭矩和有效燃油消耗率的二次回归模型,得出了影响扭矩和有效燃油消耗率权重排序,开展了平衡最大扭矩和最低有效燃油消耗率的多目标优化,并得到了优化标定参数。实验结果显示:进气压力、进气温度、进气门开启角、排气门开启角分别为2.27 bar、369 K、459°CA、255°CA时,参数组合使得扭矩提升到311.08 N·m,较原机提升了6.51%;有效燃油消耗率降低到204.11 g/(kW·h),较原机降低了6.25%;最大气缸压力为154 bar,涡轮前排气温度为883 K,未超限制要求。这表明RSM法用于柴油机进气系统参数协同优化是可行的,优化后达到了相应的目标要求。

基于总安全系数法的宜兴高速铁路隧道支护参数优化与试验

隧道支护结构设计总安全系数法的应用,可实现隧道支护结构设计由类比设计向量化设计转变。依托宜兴高速铁路(宜昌—兴山)优化试验段,基于总安全系数法对隧道支护参数进行优化,结合现场测试将优化后支护参数的设计值和实测值进行对比。结果表明:与原设计方案相比,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下,优化后支护参数的经济性指标最多可降低5.24%、23.85%、22.61%;Ⅲ、Ⅳ级围岩条件下,隧道施工进度指标最多可提高29.6%、40.0%。通过现场测试,围岩压力设计值均大于实测值,喷射混凝土层安全系数设计值均小于实测值。优化后支护参数均满足安全要求,总安全系数法可靠。

基于灰色关联分析法的电火花沉积WC-12Co涂层工艺参数优化

以WC-12Co为电极,氩气作为保护气体,在FS438钢表面电火花沉积WC-12Co涂层。选择电压、电容、频率和沉积时间为加工参数,采用正交实验方法进行实验,并对实验结果进行极差分析。对正交实验结果的涂层厚度和表面粗糙度进行无量纲化,计算其关联系数、关联度值,并进行灰色关联分析,最终实现多指标工艺参数的优化。利用光学显微镜,分析工艺参数优化后沉积层的表面形貌。结果表明:对WC-12Co涂层厚度和表面粗糙度影响最大的加工参数为电压和电容。当工艺参数为电压50 V、电容120μF、频率360 Hz、沉积时间4 min/cm^(2)时,所制备的WC-12Co涂层厚度为55.125μm,表面粗糙度为5.073μm,涂层表面较致密,光洁度较好,该涂层的厚度与表面粗糙度指标综合性能较为良好。

基于响应面法的激光熔覆工艺参数优化

为了实现熔覆层精确成型控制,揭示激光熔覆工艺参数对熔覆层形貌的影响规律。基于响应面分析法,利用Design-Expert软件设计中心复合实验,探究激光功率、送粉速率和扫描速度对熔覆层几何形状高度和宽度的影响规律。送粉速率对熔覆层高度的影响是极为显著的,扫描速度次之;激光功率对熔覆层宽度的影响是极为显著的,扫描速度次之。在对工艺参数进行优化之后,得出最佳工艺参数组合激光功率为2.382 kW,送粉速率为4.3 r/min,扫描速度为3 mm/s,此时熔覆层的高度为2.93 mm,熔覆层宽度为4.78 mm,预测较准确。

基于总安全系数法的甬舟铁路支护参数优化与试验研究

为解决传统复合式衬砌设计方法难以统一评价整体支护结构安全性的问题,结合支护参数优化理论和甬舟铁路实际工况,选取一个典型计算断面,采用数值模拟和总安全系数法对在不同围岩级别工况下优化后的支护参数进行安全性分析。结果表明,优化后的支护参数均满足安全性要求,说明总安全系数法用于支护参数的精细优化是可行的。

响应曲面法优化甲烷水蒸气重整制氢工况参数

基于Chemkin的蜂窝整体式反应器计算甲烷水蒸气重整中的甲烷转化率和氢气产率,得到不同工况参数(反应器温度、水蒸气与甲烷的摩尔比(水/碳比)和压力)对甲烷转化率和氢气产率的影响。采用响应曲面法以及Box-Behnken-Design模型对不同工况参数进行优化,建立以氢气产率为响应目标的响应模型。结果表明,水/碳比和反应器温度对氢气产率的影响最为显著。当反应器温度为1079.65 K、水/碳比为3.94、压力为0.11 MPa时,模拟3次的平均氢气产率为80.58%。采用化学反应过程仿真与数值结果预测相结合的方法,显著减少了仿真时间,提高了计算效率和精度。

基于灰色关联法的绿色节能地铁上盖建筑参数优化研究

由于城市土地资源越来越紧张,其中地铁建设用地面积较大,地铁上盖建筑能够有效地提高城市用地效率,然而,地铁运行频繁会引发地铁上盖建筑结构产生振动,降低建筑结构的稳定性。针对这一问题,提出了基于灰色关联法的绿色节能地铁上盖建筑参数优化研究。首先,在地铁上盖建筑中布设监测点位,采用振动测试仪监测振源变化;其次,采用灰色关联法建立绿色节能地铁上盖建筑模型,获取建筑参数的关联度;再次,计算上盖建筑参数的权重值,得出参数的客观权重与风险特征;最后,设置隔振支座,优化上盖建筑参数。实验证明,经过参数优化的地铁上盖建筑框架刚度与侧向刚度较好,整体结构具有较高的抗侧力性能。

基于响应曲面法的7050铝合金切削力预测与工艺参数优化

以7050铝合金为研究对象,基于响应曲面法进行切削力预测与工艺参数优化。应用ABAQUS有限元软件对7050铝合金进行二维有限元切削仿真,分析切削力随时间变化曲线及切屑形状。基于响应曲面法,综合考虑刀具前角、切削速度、切削深度三因素对切削力的交互影响作用,建立切削力预测模型,优选出最佳工艺参数,对应刀具前角为14.8°,切削速度为5479mm/s,切削深度为0.2 mm。将优选出的最佳工艺参数代入切削力预测模型,验证切削力预测模型的准确性。

基于正交试验的自然崩落法底部结构参数优化

自然崩落法的底部结构处于高诱导应力作用之下,易受岩体破坏的影响,但为确保出矿水平作业的连续性,需确保出矿巷道的稳定并在其设计寿命期间能进行有效的生产作业。因此,合理的底部结构尺寸参数对矿山生产安全和效率有着重要影响。选取拉底水平和出矿水平之间高差、出矿穿脉间距、出矿进路间距、拉底高度、聚矿槽尺寸、超前拉底距离等底部结构布置参数,采用正交分析法及控制单一变量法,研究不同底部结构布置方案对底部结构位移场、应力场及塑性破坏情况的影响,结果表明:出矿水平高差×穿脉间距×出矿进路间距×拉底高度=20 m×30 m×15 m×8 m的组合参数方案为合理的底部结构布置方案。

吸附法油气回收装置参数优化及改造提升探索

基于油库活性炭吸附法油气回收装置的运行原理和实际运行过程中存在的问题,以油气回收处理能力700 m^(3)/h的油库为例,从优化运行参数和新增装置两方面对回收系统进行优化改造,结果表明:优化炭床吸附设定值、吸收塔高低液位保护设定值、活性炭高温报警值和进油流量可提高油气回收效率;新增的引风系统和冷凝装置,可提高油气回收效率且能达到排放要求。采用以上改造提升方案,油库油气回收效率可提高2‰,按照汽油年出库30×10^(4)t,每吨1万元计,单库回收增量30万人民币/年。

基于正交试验法的旧水泥路面共振碎石化参数优化研究

共振碎石化是旧水泥路面改造升级中为保障路面质量、解决反射裂缝等问题而引进的新技术,其破碎效果与技术参数密切相关。为了实现旧水泥路面共振碎石化参数优化,以四川S436巡场至玉和二级公路改造工程为依托,通过对共振碎石化基本原理和参数问题进行介绍,基于正交分析法等多元参数优化理论,选取锤迹横向净距、行进速度、锤头振动频率等关键参数,进行不同因素水平组合下原位共振破碎试验,通过现场试坑评价、室内颗分试验及合格赋分法进行共振碎石化技术参数优化。结果表明:共振碎石化后旧水泥路面粒径级配曲线连续性良好,但不同因素水平下碎石化效果差异显著;破碎效果评分随锤迹横向净距和共振频率的增加均呈先减小后增大的规律,随行进速度的增加而先增大后减小;共振频率是破碎效果的主控影响参数、锤迹横向净距的影响次之、行进速度的影响最小,进而提出了旧水泥路面共振碎石化的最优参数组合,可为中国西南地区旧水泥公路改造工程提供技术参考。

一种支持向量机参数优化的GA-Powell算法

支持向量机的核心是核函数,选择合适的核函数参数是支持向量机理论研究的重点。文中将遗传算法与Powell算法相结合,提出了GA-Powell算法来优化核函数的参数。首先利用遗传算法找到一个初始最优解,再利用Powell算法在所得解附近进行寻优,反复迭代产生最优解。该算法在保留遗传算法较强的全局搜索能力的同时具有Powell算法的较强的局部搜索能力,使得混合算法具有更加精确和快速的收敛性。将该算法应用到银行基金项目的分类实验中取得了良好的结果。

基于改进络合铁法的含硫化氢尾气处理工艺模拟与优化

目的有效处理含硫尾气,确保装置“安、稳、长、满、优”运行。方法采用Aspen Plus V11软件基于Peng-Robinson热力学模型对改进络合铁装置的H_(2)S处理过程进行了全流程模拟,并根据Box-Behnken Design对其进行了响应面设计,得到了最佳H_(2)S脱除率及其对应的优化操作参数。结果此模拟流程能够较好地反映改进络合铁装置的实际运行情况,可以作为后续优化研究的基础模型。当循环溶液温度为47.2℃、循环溶液中Fe^(3+)质量分数为8.4100%、循环溶液体积流量为3.12 m^(3)/h、电解槽电压为0.64 V时,改进络合铁装置的H_(2)S脱除率高达99.999988%。此时,外排气中H_(2)S质量浓度为9.5 mg/m^(3),完全可以满足外排气中H_(2)S质量浓度不大于10 mg/m^(3)的约束条件;t检验结果表明,采用响应面法优化得到的预测值和验证值之间不存在显著差异,其准确度一致。结论该研究结果可为进一步提升含H_(2)S尾气处理水平提供准确、可靠的理论支撑和数据来源。

基于响应曲面法的玻纤增强PBT激光透射焊接工艺参数优化

对玻纤增强聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)复合材料进行平顶光束激光透射焊接工艺参数优化,选取焊接工艺参数(激光功率、焊接速度、玻纤含量)为影响因素,选择焊接质量(焊缝抗剪强度、焊缝宽度)为响应值。通过方差分析表和残差概率图验证了模型的准确性,并探究不同焊接工艺参数组合对焊接质量的交互影响。结果表明,增大激光功率、提高焊接速度和增加玻纤含量,焊缝抗剪强度先升高后下降;降低激光功率,提高焊接速度,焊缝宽度下降;增大玻纤含量,焊缝宽度先增大后减小。焊接速度对焊缝抗剪强度影响较大,玻纤含量对焊缝宽度影响较大。分别以最佳焊接质量和最小焊接成本为目标确定了玻纤复合材料的最优焊接工艺参数。

改进粒子群算法的环形薄壁零件铣削参数优化

针对某环形薄壁零件在加工过程中的零件局部变形过大的问题,提出了改进粒子群算法的环形薄壁零件铣削参数优化方法。采用有限元软件,对局部变形大的区域进行仿真,得到仿真出的铣削力;通过Design-Expert13中正交实验响应曲面法建立加工参数与铣削力之间的目标函数,采用改进的粒子群算法对目标函数进行优化,最后通过对优化后的加工参数与经验加工参数进行实验对比。结果表明:采用改进粒子群算法的环形薄壁零件铣削参数优化的方法,可使零件局部变形大的区域的铣削力减小24.9%,有效降低了环形薄壁零件的变形量,为技术人员在选择该环形薄壁铣削参数时,提供了新的参考方案。

基于信噪比和灰色关联分析的电火花喷爆加工工艺参数优化

随着SiCp/Al复合材料应用领域日益广泛,对其加工效率和表面质量提出了更高的要求。针对上述问题,设计L 25(56)的正交试验,使用一种新型高效的电火花加工方式——电火花喷爆加工,对20%的SiCp/Al复合材料进行工艺试验。主要优化指标为材料蚀除率(MRR)、电极损耗率(TWR)和表面粗糙度(Ra),工艺参数为高压波电流、高压波电压、低压波电流、低压波电压、脉宽和相位差。根据正交试验结果,采用信噪比分析法,研究得到各工艺参数对不同优化指标的影响以及单目标最优加工参数组合。基于灰色关联度分析法,以层次分析法确定各优化指标权重,分析得到综合考虑3个优化指标的多目标最优加工参数组合,并进行试验验证。结果表明,多目标优化的最优工艺参数组合为高压波电流6 A、高压波电压120 V、低压波电流2 A、低压波电压100 V、脉宽10μs、相位差50%,使用该加工参数组合进行加工可以有效地提高加工效率、改善表面质量。

45CrNiSiMnMoVA钢钻削轴向力加工参数优化及响应面法预测

为评价国产45CrNiSiMnMoVA钢的钻削加工性能,选择钻削轴向力评价刀具磨损程度及其表面质量影响因素,针对各参数形成的主效应和交互效应分别构建了相应的回归分析模型。实验研究结果表明:主轴转速增大使得进入平稳区时轴向力减小,获得更小摩擦系数并引起轴向力降低。逐渐提高进给量时,轴向力持续增大,进给速度25mm/min确保达到较小切削力,从而实现加工效率的显著提升。轴向力与步进量之间并不存在直接关联性。通过二次多项式对模型实施预测,显著性检验结果接近1,表明此模型具备优异拟合性能。预测结果相对验证结果获得了较小的相对误差,轴向力的误差在5N以内,去除率的误差在2mm^(2)·min^(-1)以内,表明本预测模型能够满足可靠性要求。