基于永磁直流微电动机电枢铁损的Taguchi参数设计

应用Taguch i稳健设计中的参数设计,以永磁直流微电动机产品为对象,将其电枢铁损为望小特性,优化选择电枢的外径、槽底直径、齿距、长度和硅钢片铁损参数,为永磁直流微电动机新产品开发提供新的方案。

参数优化设计与TRIZ理论集成设计方法研究

为消除存在于设计方案中的设计冲突,扩展可行解的备选空间,在研究设计冲突的捕捉方法以及资源引入的要求的基础上,提出将参数优化设计与TRIZ理论集成的设计方法。分析了参数优化设计问题的分类以及冲突的特点,提出了以ENV(Element Name Value)模型来表达优化设计冲突的方法,该方法用于支持优化设计冲突向TRIZ冲突问题的模型转化。提出了优化设计冲突的四种求解方法及冲突求解路径,构建了参数优化设计与TRIZ结合应用的过程模型,并解释了过程模型中的关键步骤。应用所提出的方法对X型竖矩形驳接爪进行再设计,应用Ansys Workbench进行参数优化设计及仿真,通过仿真数据的对比验证所提出的方法的有效性。

斯特林机帽式密封性能分析及回归参数优化设计

为改善斯特林机活塞杆帽式密封性能,首先采用数值仿真分析了5 MPa工质压力下其静、动态力学特性,从而获取了O型圈内径尺寸L_(N)、C型环径向壁厚T和装配过盈量S这3个关键结构参数对密封性能的影响规律。在此基础上,利用回归设计法以配伍面最大接触压力平稳且密封可靠为优化目标,对密封结构的上述3个关键参数进行优化设计以确定其最佳匹配方案,最后通过密封试验台验证了本文优化设计方法的准确性和普适性。结果表明:活塞杆与C型环密封面中间区域上最大接触压力随L_(N)和S的增大而增大,但随T的增大而减小;通过估计回归系数和方差分析(ANOVA)发现,L_(N)对密封性能影响最为显著、S次之、T影响最小;L_(N)和T、L_(N)和S交互项对响应显著,而T和S交互项对响应不显著;当L_(N)为13.745 mm、T为0.40 mm和S为0.020 mm时,优化密封件对应的正行程最大接触压力为9.01 MPa、回程为9.75 MPa,较工程在用密封件(L_(N)=13.780 mm、T=0.50 mm、S=0 mm)最大接触压力分别降低了14.7%和25.5%。实验进一步验证了优化密封件的密封性能和使用寿命均优于工程在用密封件,并且在不同工质压力下优化密封件的接触压力均匀性更好,减摩延寿效果显著,充分证明本文性能分析与优化设计方法准确有效。

冰上运动建筑曲面光伏参数化集成设计研究

2022年冬奥会成功举办,国内掀起了冰上体育运动的热潮,冰上运动建筑需求量和能源消耗量随之增长。光伏建筑一体化(Building Integrated Photovoltaic,BIPV)作为建筑节能的主要手段之一,在体育建筑屋面具有较大的集成潜力。通过建立寒冷地区曲面冰上运动建筑典型模型进行集成设计研究,基于Grasshopper参数化平台实现新型柔性CIGS薄膜光伏组件沿屋面曲线形态的优化布置,从两个层级出发,提出参数化设计方法与构造措施。通过Honeybee进行能耗模拟,结果表明,该柔性光伏系统全年可以为冰上运动建筑降低15.82%的能量消耗,进而验证了该方案的节能性,为建筑师进行寒冷地区曲面冰上运动建筑设计的节能优化设计提供数据支撑及科学依据。

基于参数化建构的云锦延伸设计——以陈之佛图案骨式为起点

本文对陈之佛提出的图案骨式进行结构性分析及图案建构创新与参数化设计,旨在探究非遗与现代图案设计、参数化设计、陈设设计等艺术科技相融合的契机与理论依据,并结合公共空间环境下的室内陈设品、空间装置艺术的研究实验,探究南京云锦织造技艺在非遗延伸设计中的运用方法,希冀为传统非遗可持续发展提供一条新的思路。

挤压铸造工艺参数的案例推理设计方法

挤压铸造工艺参数是挤压铸造的关键,目前主要通过实验和经验来确定,效率低。结合数据驱动制造的趋势,提出基于案例推理的挤压铸造工艺参数设计方法。将收集的工艺数据视为案例,然后构建挤压铸造工艺参数的马尔可夫毯约简非关键影响因素,去除冗余影响因素并建立案例属性的关系,在此基础上,应用信息熵确定彼此的权重,然后基于案例推理原理得到新材料铸件的工艺参数。通过实验和应用,证明了该方法的有效性和准确性,为挤压铸造工艺参数设计提供了新的方法,可大幅度节省设计时间,也加强了对已有数据的利用。

对称悬架混联轮腿机器人结构设计与参数优化

为了实现机器人在地下空间低能耗的灵活运动,文中设计了一种对称悬架混联轮腿机器人,并针对其腿部参数优化问题,提出了一种基于沙猫群算法的性能均衡优化方法(简称均衡优化方法)。结合对称四边形机构与悬架系统,设计了一种对称悬架混联式轮腿结构,并建立其运动学和动力学模型,分析了腿部杆长对单轮腿运动空间和灵活性指标的影响,预优化确定了腿部初始杆长均为0.3 m。在满足轮腿越障规划空间及高灵活性的基础上,为了实现低能耗,建立了轮腿性能均衡优化评价指标,采用均衡优化方法对腿部杆长进行了优化研究。数值计算结果表明:大腿和小腿杆长最优值分别为0.23 m和0.3 m,该轮腿运动能耗为23.18 J,运动空间为0.1322 m2,灵活性指标变化范围为(0.2,1)。优化后灵活性保持不变,运动空间减小了24.54%,能耗降低了22.60%,验证了该方法合理有效,为轮腿机器人的设计与优化提供了一种新的思路。

舰船水下抗爆U型夹层板结构改进及参数优化设计

设计相应的防护结构来降低水下爆炸冲击荷载对舰船的损伤对于提高舰船生命力具有重要意义.以U型夹层板为研究对象,对传统U型夹层板结构进行改进,提出了3种改进的U型夹层板结构.采用有限元软件LS-DYNA中任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法分析水下爆炸冲击荷载作用下3种改进夹层板的位移、速度与加速度响应和吸能效应,并与原始U型夹层板对比找到综合性能相对最优的改进夹层板.最后通过正交试验对性能最优的夹层板进行优化,分析夹层板设计参数对抗爆性能影响的主次顺序及最优的尺寸组合.分析表明:改进的U-X型夹层板上面板位移相比U型夹层板下降了15.7%,速度下降了34.5%,芯层吸能提高了25.2%,在改进夹层板中综合性能最优;U-X型夹层板最优的尺寸组合及设计参数为芯层厚度1.5 mm、芯层高度100 mm、下面板厚度3.0 mm、上面板厚度3.5 mm.经验证,尺寸优化后U-X型夹层板质量降低了6.3%,抗爆性能也得到了显著提高.

市域铁路梁式桥跨结构设计参数研究

[目的]TB 10624—2020《市域(郊)铁路设计规范》在编制的过程中,沿用了GB 50157—2013《地铁设计规范》和TB 10623—2014《城际铁路设计规范》的大部分内容。为了验证TB 10624—2020中梁式桥跨结构的挠跨比、自振频率及动力系数等设计参数制定的合理性,需对其进行深入研究。[方法]根据市域铁路与其他类型铁路在桥梁设计标准上的差异,基于车桥耦合动力仿真的理论计算,分析了市域铁路梁式桥跨结构的挠跨比、自振频率和动力系数的合理设计限值。[结果及结论]由于荷载的差异,市域铁路梁式桥跨结构挠度设计限值不宜沿用TB 10623—2014中的规定,需制定满足市域铁路自身的刚度的设计标准;提出了适合市域铁路梁式桥跨结构的自振频率设计限值;市域铁路桥梁采用TB 10002—2017《铁路桥涵设计规范》中客货混运铁路桥梁的动力系数是合理的,且有一定的安全保证。

基于机理仿真的抽油机有杆泵举升系统生产参数优化设计

基于传统经验法和预测模型法的抽油机有杆泵举升系统设计方法在实际应用中要么过于简单要么过于复杂,设计方案的可靠性还有待提升。因此,应用大数据驱动技术从海量抽油机井举升系统设计方案中探索规律,推荐以提高产量和节能降耗为目标的抽汲参数优化设计最优方案,将提升抽油机井举升系统设计方法的科学性和可操作性。文章分析了抽油机井产量主控因素,将软件仿真和现场获取的抽油机井举升系统设计样本进行聚类分析融合得到新的样本库,建立了抽油机井举升系统设计方案的深度学习模型,研究了基于匹配算法的方案相似度模型,开发了抽油机井有杆泵举升系统生产参数设计推荐系统。根据实例计算验证,该系统能够根据待设计井的地质特征和开发特征,从海量样本中匹配到与地质油藏条件相似度高且运行效果良好的举升设计方案,推荐方案的举升参数及举升效果与原有方案相比有较大的提升,证明了计算模型的实际可行性,为抽油机举升系统优化设计提供了新思路及方法。

夏热冬冷地区动态传热保温设计室外典型气象参数确定方法

GB50176-2016《民用建筑热工设计规范》中围护结构外墙保温设计采用稳态方法,但夏热冬冷地区由于特有的建筑运行模式,使外墙传热方向发生逆转,故稳态方法难以满足冬季室内热环境水平提升的实际需求。提出一种基于动态传热的冬季外墙保温设计室外计算温度确定方法,探究室外干球温度和太阳辐射逐时波动的最不利组合,将保温设计的目标由“日”提升到“时”。基于典型城市2007-2017年逐时气象数据,以外墙内表面温度的累计不保证天数作为热工设计指标,将累计不保证天数恰好不为0(指各朝向外墙内表面温度低于室内基本热舒适条件下所能允许温差的天数)时作为典型日挑选的依据,并将典型日出现频率最高的日期作为室外计算温度选取的依据,获得冬季保温设计典型日,并获得了典型日计算时长的影响。可为夏热冬冷地区围护结构外墙保温设计室外计算参数的挑选提供理论支撑。

涨套参数化设计方法研究与实现

为了提高零件模型设计的工作效率,在分析比较两种型号涨套结构的基础上,提取了9个尺寸参数和8个特征参数,拟定并实现了分类型、同类型和超级副本三种参数化设计方案。基于涨套的设计方案,指出了参数化设计方案与一般设计方案相比的优点,并对比分析了三种参数化设计方案的特点,指出三种参数化设计方案在实际生产设计中的适用范围。通过CATIA软件中的catalog功能,在以上不同的参数化设计方案的基础上,分别建立了零件库与特征库。

基于多尺度加载试验的沥青路面结构参数设计方法

基于江苏省典型路面结构,通过改变试件尺寸、温度和荷载作用次数对SMA-13、SUP-20和SUP-253种材料开展动态模量和蠕变试验。将结果耦合到修正的Burgers模型并在ABAQUS中开发用户材料子程序模型。对室内单轴试验分别采用应变硬化和子程序模型进行模拟、对小型和大型路面加载试验分别进行车辙模拟。结果表明3种材料的动态模量随试件尺寸增加而增大、温度升高而减小;SUP-25的疲劳损伤效应最为明显,在重复加载5400次后损伤值达到了0.419。子程序模拟单轴试验的误差小于应变硬化模型、车辙模拟与小型和大型加载测试结果的误差分别为3.08%和2.83%,说明模型在单层及多层复合材料的应用中都是有效的。模拟表明夏季高温100万次加载的变形量为春季常温的1.8倍;行车速度由22 km/h增加至120 km/h时,变形量减少72.6%;轴载增加100%,车辙深度增加48.52%,表明在高温地区低速路段要尤其限制车辆超载。累计标准轴载作用次数超过2500万次,车辙变形进入加速累积阶段,须及时对该路面结构进行养护维修。

基于参数化技术的图案设计综述

参数化、变量化技术是学术界、产业界的一个交叉学科研究热点。分析了包括形状语法、分形理论、数学模型等参数化图案设计的理论和方法,讨论与比较了建筑、产品以及图案设计3个领域的参数化设计语言。在此基础上,总结了在理论算法、设计流程以及参数化软件方面的共性,为图案设计的发展与多样性提供新的驱动力。针对服装图案特性,研究了参数化技术的应用现状与难题,提出了参数化技术在图案设计领域未来的发展方向。

富水混合花岗岩地层地铁隧道施工中地面注浆止水帷幕的设计参数优化

[目的]富水混合花岗岩地层新建隧道施工受地下水的影响显著,通常采用地面预注浆形成止水帷幕的措施来降低地下水对隧道施工过程的影响。但止水帷幕设计参数的选择大多以经验为主,可能存在隔水效果不佳、水位降低显著导致地层沉降超限,以及隧道周围突涌水等现象,故需要对富水混合花岗岩地层注浆帷幕设计参数进行优化。[方法]依托广州地铁18号线番禺广场站—南村万博站区间工程,基于正交试验设计,通过数值模拟分析了止水帷幕设计参数(帷幕深度、帷幕厚度、帷幕渗透系数及帷幕与隧道间距离)对注浆隔水效果的影响;采用SPSS软件进行多元线性回归分析,拟合了选取止水帷幕设计参数的经验公式,获取了止水帷幕最优设计参数并进行工程应用。[结果及结论]止水帷幕的影响因素按影响程度排序依次为:帷幕渗透系数、帷幕深度、帷幕厚度、帷幕与隧道间距离;现场选取的止水帷幕设计最优参数中,帷幕深度为58 m、帷幕厚度为2.0 m、帷幕渗透系数为1×10-10m/s、帷幕与隧道间距离为0.5 m。现场工程实践表明,采用最优参数后,止水帷幕降低地下水位效果较好,隧道开挖时的围岩稳定且开挖面干燥,地下水对隧道开挖的影响得以有效降低。

虚拟同步发电机参数设计及优化研究

虚拟同步发电机的参数众多,参数设计较为复杂,常规方法难以保证设计效果。针对该问题,采用控制变量的方法改变阻尼系数、转动惯量、下垂系数和积分系数值大小,在分析比较不同参数值下虚拟同步发电机的有功、无功动态响应效果的基础上,通过建立以系统动态响应稳定性能为目标的优化函数,提出了一种基于松鼠搜索算法的虚拟同步发电机参数优化设计方法。仿真结果表明,提出的参数优化设计方法能够更准确地选择出合理参数,有效提升了虚拟同步发电机的动态响应性能,具有较好实用性。

湘西竹编经纬间隔法色彩创新设计参数模型研究

传统湘西竹编中,垂直经纬挑压斜纹是最基础、最常见的纹样,其色彩结构规律有序。针对斜纹竹编经纬3种间隔形式的挑压逻辑,建立二阶进制图像、颜色信息的提取和色彩间隔结构单元,以及斜纹竹编编织图案的数字表达模型、斜纹竹编应力矩阵和色彩间隔矩阵的数学模型。色彩经纬带间隔矩阵模型是由Grasshopper软件实现的参数化计算机模型样品,通过计算机仿真模型证明:色彩经纬间隔法可以有效进行竹编的色彩创新设计,达到竹产品的快速开发、获取产品有色竹条备材数据的目的。

落地扇风叶参数化气动优化设计研究

以某落地扇风叶为研究对象,建立风叶参数化模型,搭建多学科优化设计平台,以风扇风量和扭矩分别为目标开展单目标优化,优化设计变量为翼型安装角、翼型弦长、叶片弯度和叶片积叠线弯度及掠度。采用粒子群优化算法进行寻优,分别得到了不同指标下最优的扇叶配置,并确定了扇叶关键设计参数对扇叶气动性能的设计权重以及影响规律。对风量和扭矩影响最大的都是翼型安装角和弦长,随着翼型安装角和弦长的增大,风量增大,扭矩也增大。

悬挂式单轨单肋式拱桥设计参数敏感性分析

[目的]鉴于目前针对悬挂式单轨单肋式拱桥的研究案例较少,为了更好地指导悬挂式单轨拱桥的设计和施工,需要对其不同设计参数的敏感性进行分析。[方法]以湖南某旅游空中列车项目为背景,通过Midas空间杆系整体模型和ANSYS板壳单元细部模型,对跨度为60 m,采用刚性吊杆钢箱拱,拱、梁、墩刚接的单肋式双线拱桥进行计算分析。研究了不同设计参数对轨道梁刚度、主梁应力、主梁翘曲畸变的敏感性影响;提出了设计参数敏感性评价指标,将其按敏感因子10%和5%划分为大、中、小3个等级,得到了主要设计参数的敏感性差异。[结果及结论]拱桥矢跨比、中横梁尺寸及桥墩尺寸依次对于主梁竖向挠度、主梁水平位移和梁端转角是敏感性参数,主梁的加劲肋间距对主梁应力和跨中畸变是敏感性参数,主梁腹板厚度对梁端翘曲是敏感性参数。对于悬挂式单轨单肋式拱桥,其刚度要求相对应力要求更加控制拱桥设计,设计中宜采用合理的设计参数。

电热织物系统热传递模拟及其参数设计

为保证电加热服装的舒适性与安全性,并为其优化设计提供参考,通过Comsol软件建立了包含皮肤层的电热织物系统传热模型,考虑了热传导、热对流、热辐射3种传热方式,进行了多物理场耦合模拟。将模拟的瞬态结果与实验数据进行对比发现,二者随时间变化的温度曲线相近,且实时温度和最终温度相对误差均低于4%,说明模拟值与实验值之间具有良好的吻合性。通过该数值模型进行了稳态的参数化研究,拟合了皮肤温度与环境温度、风速、发热片加热温度、服装内外层热阻之间的线性关系,建立了皮肤温度预测模型,并应用模型设计电加热服装的相关参数。本文研究结果可为特定使用环境下电加热片的设计与选择提供理论参考。