改进文化基因算法求解带午休时间的多级别家庭护理路径和调度问题

针对护理员的技能等级以及午休时间等约束,以总运营成本最小为目标建立模型,设计混合初始化策略以及自适应邻域搜索结构改进文化基因算法,并采用田口方法调整算法参数。算例测试结果验证了算法的有效性;对比随机的邻域搜索方式,结果证明自适应邻域搜索提升了算法的收敛性;Friedman及后续检验结果则表明该算法优于遗传算法和禁忌搜索算法。针对午休时长和多级别护理员结构的灵敏度分析则分别证明合适的午休时长对降低成本的作用以及多级别护理员的引入对问题的重要性。

永磁辅助同步磁阻电机优化设计及试验

永磁辅助同步磁阻电机具有高效率、高功率密度、低维护需求等优点,在电机的电磁设计时,由于涉及的参数变量较多,如磁通密度、线圈匝数、永磁材料的选择等,尤其是在追求最大化效率和输出功率的同时,还需要考虑到成本、物料的可获得性以及设计的可行性。该文基于永磁辅助同步磁阻电机基本工作原理及结构估算模型,以提高电机额定工况下运行效率为优化目标,采用田口法对电机相关参数进行优化设计,并对优化后的结果与原始方案进行对比。测试结果表明,与原始设计相比,优化后的电机在效率、温升控制和输出扭矩方面均有明显改进,尤其是在高负载条件下,优化电机展现出更稳定的性能和更高的能效。研究结果旨在通过采用先进的设计方法和试验验证,为永磁辅助同步磁阻电机性能的优化提供相关参考和建议。

基于Moldflow的汽车把手气辅注塑工艺多目标优化

汽车内饰把手是典型的棒状类零件,常采用气体辅助注射成型(GAIM)技术进行生产,以满足把手强度和轻量化要求。由于GAIM技术的成型参数多,塑件成型质量控制难度大,通过运用Moldflow模流仿真分析并结合Taguchi试验方法,以塑件的气体穿透长度和横截面最小壁厚为质量目标来优化成型工艺参数,选择熔体温度、模具温度、气体压力、气体保压时间和预注射量5个主要因素进行正交试验,采用极差分析研究上述5个工艺参数对气体穿透长度和横截面最小壁厚的影响规律,应用多目标综合平衡法得到优化的工艺参数组合,即熔体温度为250℃、模具温度为50℃、气体压力为10 MPa、气体保压时间为10 s、预注射量为75%。通过实际GAIM验证,塑件气体穿透效果良好,满足穿透长度和横截面最小壁厚的要求,塑件质量减轻25%以上,并具有良好的表面质量和尺寸精度,能够显著缩短成型周期,节约塑料材料,提高生产质量和效率,并满足汽车轻量化要求。

基于旋转电弧的窄间隙横焊打底工艺

【目的】J型铺设是最适合深水的海底管线铺设和海洋立管安装方法,常采用管道自动焊接装备完成横向环焊缝摆动焊接。针对摆动电弧P-GMAW横焊打底层焊缝成形不对称、背部成形一致性差等问题,提出了基于旋转电弧的窄间隙横焊表面张力过渡(Surface tension transfer,STT)打底工艺方法。【方法】以X65管线钢板材对接窄坡口为试验对象,模拟深水立管J型铺设焊接过程。【结果】基于Minitab的田口方法,建立了正交试验模型,通过焊接工艺试验,探究窄间隙横焊STT打底层焊接工艺规范及不同工艺参数组合对焊缝成形的影响规律。【结论】打底层焊缝背部成形一致性好,无未熔合、未焊透等缺陷。

化学激发对废弃黏土砖粉基胶凝材料的影响研究

以废弃黏土砖粉为研究对象,在机械力激发(球磨35 min)的基础上,采用石灰、硅酸钠、硫酸钠等化学激发,制备高活性的砖粉基胶凝材料,通过XRD、SEM等分析砖粉活性增强的机理。田口试验得出最佳激发剂组合为:5%石灰+12%硅酸钠+15%硫酸钠。微观试验表明,激发剂可以提高试块的整体强度和水化速度,而不影响水化产物的种类。XRD分析表明,添加激发剂的试块水化程度更高,激发效果较好。SEM和EDS分析表明,添加激发剂的试块结构更致密,水化产物主要是C-(A)-S-H凝胶,填充了孔隙。

串行链路IBIS-AMI模型信号完整性分析及优化

为解决高速串行链路通信时由于均衡器未精细配置导致的信号完整性问题,通过研究IBIS-AMI模型均衡结构对信号完整性的影响,使用田口试验法建立仿真试验,实现各均衡参数优化,解决了均衡器参数需要精细配置的问题。建立并分析一阶线性模型,对最佳参数组合下的眼图做出预测,并将仿真值与预测值进行对比,验证了最佳参数组合的准确性。在最佳均衡参数下,发射端与接收端得到的预测值和仿真值最大偏差不超过6%,证明了该最佳参数组合是准确的。眼图扩张程度提升了25%,信号质量明显变好,为系统驱动程序设置与信号完整性研究提供了较好的指导与参考。

基于田口法多目标优化BLDCM

为了解决高效多目标优化电机输出性能的问题,采用田口法优化算法,以BLDCM为例,以初始设计参数为基础,按电机的输出转矩、转矩脉动和铁损作为待优化性能指标,设计了优化目标函数。将定子内径、槽深、槽开口、齿宽和气隙等关键结构参数设为优化变量,设计了正交试验,通过计算信噪比响应值并结合敏感性分析,筛选出稳定且满足设计要求的参数组合,确定最优的优化参数方案。针对优化前后的目标参数变化用有限元进行分析,证明该方法的合理性。

基于Taguchi稳健设计的多指标注塑参数优化

以汽车水室为例,将Taguchi试验设计与CAE模拟相结合,以翘曲变形量和顶出时的体积收缩率作为质量指标,分析模具温度、熔体温度、保压压力、保压时间和冷却时间对塑件质量的影响规律,通过均值分析找到各指标的优化工艺参数组合,并运用加权综合评分法,得出兼顾翘曲和收缩的最佳工艺参数组合。实际生产表明该方法能有效提高塑件产品质量。

基于Taguchi与BPNN–PSO的薄壁注塑件翘曲变形优化

以家用空调遥控器前壳注塑件为例,在应用CAE模流分析确定塑件浇注系统和冷却系统的基础上,选取模具温度、熔体温度、注塑时间、保压时间和保压压力为设计变量,通过集成有限元模拟、Taguchi正交试验、BP神经网络(BPNN)以及粒子群优化算法(PSO)等来实现对薄壁塑件翘曲变形量的优化。优化后的工艺参数使得塑件翘曲变形量较优化前减少了37%,并应用Moldflow对优化工艺参数可靠性进行了模拟验证,结果显示,验证值和优化结果吻合度高,仅相差0.015 mm,表明所采用的薄壁塑件翘曲变形优化方法能显著减少注塑工艺参数调控过程对操作人员的经验依赖,具有较高的工程应用价值。

基于GA-BP神经网络的注塑质量与能耗的工艺参数优化

以插线板上盖为例,提出了一种注塑质量与能耗的工艺参数优化分析方式。选择6个工艺参数为因素变量,产品翘曲总量与注射阶段能耗值为优化指标,利用变异系数法确定二者权重,结合综合评分法将指标拟合为综合评分值。首先建立Taguchi试验,经过极差分析得出初始优化参数,随后基于Matlab平台建立BP神经网络模型,将其作为适应度函数,通过遗传算法(GA)进行全局寻优,得到最优工艺参数为模具温度50℃、熔体温度230℃、注射时间1.465 s、保压时间10.37 s、保压压力100 MPa、冷却时间15 s,经Moldflow分析,所得指标均优于Taguchi试验提供的优化结果,实现了注塑质量与能耗值的同时优化,证明了基于GA-BP神经网络的注塑工艺参数优化方法的有效性。

高温雾化降尘效率关键影响参数研究及优化

为稳定提高高温环境中的雾化降尘效率,引入蒸发率构造的液滴蒸发因子,利用数值仿真模拟高温环境下的雾化过程,探索喷嘴结构、雾化性能和高温降尘效率之间的交互影响规律;采用L25田口方法设计试验,选取X旋流压力喷嘴的出口直径、进口压力、轴向距离作为关键参数,探究各参数对雾化性能的影响,获得最优参数组合。研究结果表明:雾化区受温度的影响,液滴质量浓度是提高高温雾化降尘效率的关键指标;3个关键参数的重要性由高到低依次为轴向距离、进口压力、出口直径;在HIB钢热轧工艺中,最优关键参数组合为喷嘴出口直径2 mm、进口压力8 MPa、轴向距离90 cm。高温降尘效率提高到80%以上。

铜基黑化层的工艺优化及性能研究

为增强涂层红外吸收性能和抗热震性能,采用涂刷技术以铜片为基体,纳米碳化硅、石墨粉和二氧化锰为基料与粘接剂作用制备涂层,通过田口方法优化工艺参数。利用扫描电镜(SEM)和红外光谱仪表征涂层的表面形貌并检测涂层的红外吸收性能;使用漆膜划格仪测试涂层的结合力。结果表明:基料配比为:M(纳米碳化硅)∶M(二氧化锰)∶M(石墨粉)=3∶4∶2,粘接剂为20%的丙烯酸树脂;随粘接剂浓度的增大和温度的升高,涂层表面平整度与致密度提高,高浓度粘接剂和175℃干燥时制备的涂层表面存在细而小的微孔,有利于提高涂层红外吸收度;随温度升高涂层抗热震性变差,随着粘接剂浓度的增大,涂层结合强度呈增大趋势,其抗热震性也越好。

基于田口法的分裂齿式永磁游标电机转矩优化设计

油田用抽油机驱动电机需在低速下具有较大的输出转矩和较小的转矩波动。以24 kW分裂齿式永磁游标电机为例,通过选择合适的极槽配合,初步确定电机模型;在初始设计参数的基础上,确定电机的参数选择范围。采用基于田口法的多目标优化方法分析电机的结构参数,选择最优的结构参数方案。针对优化前后的目标参数变化用有限元分析进行验证,证明该方法的合理性,得出能够指导工程实践的有益结论。

公差分析中的统计公差方法综述

公差分析是公差设计中的重要问题,公差分析方法分为极值法和统计公差方法两类,其中大多数方法是以概率统计原理为基础的统计公差方法。本文介绍了常用的公差分析方法,包括极值法、方和根法、修正的方和根法、蒙特卡洛模拟法、田口试验法和卷积方法等,并对这些方法进行了比较,阐述了统计公差方法的适用性。

基于二次开发的汽车饰件收缩均匀性表征及其优化

基于Moldflow二次开发,提出了表征制件体积收缩率均匀性的算法,采用Moldflow并结合正交实验设计对汽车外饰件进行体积收缩率分析,研究了不同工艺参数对制件收缩均匀性的影响程度,进而得到了一组最优工艺参数及其影响规律,为模具设计、制件成型提供了重要依据。

基于BP神经网络和遗传算法的机箱壳注塑工艺参数多目标优化

以注射成型机箱壳为例,构建制品CAE分析模型,运用Moldfl ow仿真分析,预测制品缺陷,并选定了优化因素与指标;运用Taguchi试验法和CAE仿真获得数据样本,通过模糊加权综合评分将多目标问题转化为单目标优化;建立了BP神经网络集预测模型,映射了工艺参数与质量指标的非线性关系;采纳遗传算法进行全局寻优,得到试验范围内的最优工艺参数:模具温度为66.3℃,熔体温度为227℃,填充时间为4.6 s,保压压力为填充压力的109%,保压时间为10.2 s,冷却时间为22.7 s。对优化结果进行CAE分析验证,结果表明,神经网络预测结果与CAE模流分析结果相近,实现了制品质量指标的多目标优化。该优化设计方法能有效提高制品质量,缩短生产周期。

汽车后围加强板多目标成形工艺参数优化

针对后围加强板在成形过程中易出现破裂和起皱等问题,采用田口试验法,建立后围加强板最大减薄率和最大增厚率与冲压速度、压边力、模具间隙、摩擦系数和拉延筋阻力系数的五因素四水平田口试验,通过有限元分析软件Dynaform对16组试验进行模拟分析,结果表明压边力对后围加强板成形的减薄率和增厚率贡献最大。利用Design-Exprt软件对田口试验结果进行多目标优化,将最优工艺参数组合在Dynaform中模拟验证。结果表明多目标优化结果与验证结果接近,优化方法效果明显,可为模具设计和生产提供借鉴。

扩底参数对原状土掏挖基础抗拔影响的敏感性研究

扩底是提高掏挖基础的抗拔承载性能的常用方法,但随着掏挖基础埋深和扩底直径的增大,扩底部分在基础混凝土量中所占的比例不断增加,且扩底已成为掏挖基础施工的难点和危险点。选取深径比、基底扩展角和立柱直径3个影响参数,采用Taguchi正交试验方法设计了3因素3水平的9个试验基础,分别在甘肃3个戈壁和1个黄土地基的4个试验场地完成了36个扩底掏挖基础抗拔现场试验。根据现场试验结果,基于Taguchi方法研究了深径比、扩展角和立柱直径3个因素对扩底掏挖基础抗拔承载性能影响规律。结果表明:基础周围地基土体强度是影响扩底掏挖基础抗拔性能的决定性因素。戈壁和黄土地基中掏挖基础的抗拔极限承载性能均随深径比、基底扩展角和立柱直径的增加而增加,但其对基础抗拔承载性能影响的敏感性不同,戈壁地基扩底参数影响敏感性由大到小依次为深径比、立柱直径和基底扩展角,而黄土地基扩底参数敏感性由大到小依次为基底扩展角、立柱直径和深径比。

基于田口方法的PET瓶旋盖机夹具垫片的研究

对PET瓶旋盖机夹具垫片进行研究,选出一组满足工作需求且工作稳定、疲劳寿命长的试验方案。以垫片的材料、参数及汽缸气压设计正交试验,找出影响旋盖转矩的主要因素;对试验方案进行信噪比分析,得到满足望目特性的试验组合;基于信噪比分析的结果进行疲劳寿命分析,确定最佳试验方案。正交试验结果表明,对旋盖转矩影响的主次顺序依次为汽缸气压、垫片材料、垫片厚度、接触面积,通过信噪比分析得到满足要求的3组试验方案,对3组方案进行疲劳分析确定试验的最佳组合方案为第6组。当垫片材料为硅胶、接触面积为250 mm^(2)、垫片厚度为1.5 mm、汽缸气压为0.5 MPa时满足PET瓶旋盖要求,且该方案稳健性能最好,疲劳寿命最长。

基于混合田口遗传算法的磁流变半主动悬架模糊控制

针对磁流变悬架的非线性以及动力学模型的不确定性,提出一种基于混合田口遗传算法的磁流变半主动悬架整车模糊控制策略。首先建立了基于磁流变减振器的整车动力学模型,并将车辆的振动控制分解垂向振动、俯仰、侧倾三个基本任务设计模糊控制器,进而设计了隶属函数和模糊控制规则;接着引入混合田口遗传算法实现对模糊控制器的隶属函数和模糊控制规则同时优化;最后进行实车道路试验来验证控制策略的有效性。试验结果表明,基于混合田口遗传算法的模糊控制能够降低确定路面激励下车身加速度峰峰值,降低随机路面激励下的加速度均方根值,显著提高车辆的平顺性,其控制效果要优于优化前的模糊控制策略。