不同约束条件下普速铁路平面线形重构效果对比分析

针对普速铁路平面线形重构设计问题,结合相关规范要求系统梳理了平面线形参数限制因素。在此基础上,以整体平面调整量平方和最小为平面线形重构设计目标函数,提出了无约束、原始台账约束和多参数约束条件下的平面线形重构原则,并结合实测数据对比分析了不同约束条件下平面调整量、曲线参数和行车安全性的差异。结果表明:采用多参数约束条件所得平面线形既可达到现场工程量较小,又可满足曲线半径、缓和曲线长度和行车安全性要求,其重构设计结果最优。建议在普速铁路数字化捣固方案设计时,采用多参数约束条件对平面线形进行重构设计,结合现场实际和相关规范要求对曲线半径和缓和曲线长度进行适当调整。

含滑行时间约束的真空段弹道设计研究

由于动力系统及测控资源的约束,工程中存在着末级两次点火但滑行时间受限的运载火箭真空段弹道设计问题。基于线性引力场的假设,引入含滑行时间约束的切换条件,从而将含固定滑行时长的弹道优化问题转换成对两点边值问题的迭代求解和对运动方程的积分,并通过多个算例仿真验证了该方法的正确性和有效性。同时,研究了迭代过程中滑行段不同弹道预报方法对弹道设计的影响,结果显示较高的预报精度可以获得更优的弹道设计结果。该方法提供了一种新的弹道设计思路,在总体方案论证或初步设计阶段可以替代传统设计方法,以有效提升弹道设计效率,优化火箭方案。

外形基本条件约束下的日光温室屋面曲线设计与解析

【目的】研究日光温室屋面曲线的合理形状以及设计方法。【方法】参考工程实践经验并根据理论分析,确定屋面形状应满足的基本条件,在这些条件的约束下,设计合理的屋面曲线。【结果】归纳提出了决定屋面外形的4项基本条件,即屋脊点的位置、南底脚点位置、屋脊部位表面的倾角以及屋面南部的高度。筛选出合格的屋面曲线。该方法提高了屋面设计的准确性,减少了随意性,根据该方法,针对双圆组合、直线圆弧组合以及非圆曲线形状的屋面,研究了其屋面曲线的合理设计步骤,得出了曲线的数学表达形式与参数。【结论】对几类日光温室屋面形状进行了分析和评价,双圆组合、直线圆弧组合曲线屋面是符合要求的便于设计制造的两种较为实用的屋面形式。

月球探测器返回轨道快速搜索设计

结合月球探测器返回地球的工程需求多约束背景,在双二体模型的假设下建立了一套理论解析模型,并采用二分法的搜索算法,快速实现了满足多种约束条件下的月地返回轨道设计。文中给出的搜索算法及流程快速有效,其结果可为轨道的精确设计提供良好的初值,对于要求返回的月球探测器设计工程任务具有一定的理论指导意义和应用价值。

圆柱齿轮减速器的优化设计

以二级圆柱齿轮减速器的总中心距最小作为设计目标,选取齿轮齿数、模数、传动比和螺旋角作为设计变量,建立了齿轮减速器优化设计的数学模型,应用复合形法对减速器进行优化设计,得出了优化结果。实例计算表明,采用复合形法得出的优化结果明显好于常规设计方案。

从空间站出发的奔月轨道设计

由于空间站的运行轨道在惯性空间是已经确定的,因此对于基于空间站组装的月球探测器,需要对其奔月轨道做出专门设计。本文结合月球的运动规律,建立了完整的奔月轨道数学模型,并结合工程的实际背景,给出了相应的约束条件,从而将轨道设计问题转化为求解满足一系列约束条件的轨道动力学方程。然后通过选取合理的优化目标和约束参数,利用遗传算法和SQP算法进行求解,计算得到了满足条件的奔月轨道参数。最后,将得到的初步设计结果,与STK计算结果进行了比较,进一步验证了结论的正确性。

基于正交实验的Spherical-cymbal换能器谐振频率优化

基于板壳振动理论建立了spherical-cymbal换能器谐振频率近似模型,为得到该换能器在约束条件下的最低谐振频率,采用正交实验法对其进行了优化设计,找出了各设计因素对spherical-cymbal换能器谐振频率影响的主次顺序,得到了约束条件下各设计因素的最佳水平。在各设计因素最佳水平综合搭配下,优化的spherical-cymbal换能器的谐振频率达到最小值19.004 k Hz,完全满足设计目标要求。对最优方案样品的一阶谐振频率进行了测试,实测谐振频率均值为19.27 kHz,相对误差1.4%,表明设计方案是正确合理的。

气动/几何约束条件下翼型优化设计的最优控制理论方法

基于最优控制理论原理和Navier-Stokes方程,研究了气动/几何约束条件下多设计变量的翼型气动优化设计问题.根据给定的目标函数表达形式,在计算坐标下详细推导了相应的共轭方程及边界条件,以及梯度方程的具体数学形式.通过合理数学变换,得到了物理空间上适应于CFD数值求解的共轭方程直观表达形式,并发展了有效数值求解方法.通过将流动方程、共轭方程、目标函数敏感性导数和优化算法相结合,发展了一种新的气动优化设计方法.相关设计算例表明该方法在设计理论、适用性以及时间费用等方面具有显著特色和优点,且设计结果更为可靠.

基于运营要求的民用飞机概念设计参数优化

可靠性、经济性和环保性是民用飞机设计必须考虑的运营要求,通过系统研究签派可靠度估算模型、全寿命周期成本和碳排放量模型,构成多目标函数。同时,根据民用飞机实际运营中需要满足的性能要求,建立约束限制条件,最终形成多目标优化模型,然后采用遗传算法实现对优化模型的寻优计算。以A320机型为例,针对不同设计目标进行优化计算。优化结果表明遗传算法的优化方法可行,可为民用飞机概念设计参数的选取提供参考。

土层锚杆和挡土桩共同作用的非线性分析及其优化设计

对锚杆抗拔力试验p-s曲线用最小二乘法作多项式拟合,并根据土层锚杆与挡土桩交点变形协调关系建立非线性方程组,联立求解可以得到挡土桩的水平位移。本文进一步以挡土桩最大水平位移为约束条件,以锚杆布置间距等作为变量,以挡土桩的最小刚度为目标函数进行优化。最后给出了优化实例。

基于情境整合的文化创意产品设计

目的探索如何借助前期分析设计出符合时代新要求的文化创意产品。方法将设计过程置于情境分析中,根据文化创意产品的双重性,构建"X"型分析模型,在文化情境与现代生活情境的整合中确定产品创意与约束条件。结论 "X"型分析模型对产品创意产生及设计创意的表达确实具有一定的有效性,这将为文化创意产品设计师提供参考,有利于促进我国文化创意产业的发展。

知识集成环境下产品设计过程动态组织方法

提出一种基于条件设计结构矩阵DSM的过程动态组织方法。首先分析了设计过程中考虑条件约束的必要性,通过对设计知识及条件参数的引用建立条件约束模型,然后在传统的参数级DSM模型中引入条件知识维,构成条件DSM三维模型。进而在该模型基础上利用设计过程中时变的条件DSM叠加视图,动态地进行后续过程重构。以汽车等速万向节传动轴设计过程为例,将上述思想用于通用变型设计过程支持系统,结果表明该方法可行,并且有利于提高产品设计的自动化程度。

多股流板翅式换热器的优化设计

研究了多股流板翅式换热器最优设计的问题,建立了以传热面积为目标函数的优化模型,该模型考虑了局部热负荷平衡的问题,同时针对多股流板翅式换热器的优化设计,对有关相平衡模型,传热模型等进行了分析。实例优化计算结果表明,优化设计可使多股流板翅式换热器在满足给定的约束条件下,节约大量的传热面积。优化模型具有概念明确、方法简单的特点。

光伏并网逆变器LCL滤波器参数优化设计

针对光伏并网逆变器LCL滤波器的大纹波电流和高频谐波损耗问题,分析了电感之和、电感比值和滤波电容值、谐振频率以及入网电流之间的关系,提出了一种LCL滤波器参数最优设计方法.分析了LCL滤波器的传递特性并建立了谐波等效模型,研究了滤波参数对谐振频率以及并网电流的影响,根据LCL滤波器的设计约束条件和光伏并网逆变器实例设计了一组最优参数,并进行了仿真研究.结果表明,提出的优化方案不仅能够有效抑制开关频率的高频纹波,还能减小电感取值和阻尼损耗.

遮帘式板桩码头结构的空间有限元法分析

着重介绍了关于遮帘式板桩码头结构空间有限元分析计算的有关内容。对于影响计算结果的主要因素:土压力、拉杆处指定位移及墙底约束条件等进行了初步的分析,从数值模拟的角度考虑到全遮帘板桩这种新的结构型式的受力特点及边界条件建立了相应的计算模型,为物理模型试验及实际工程的设计打下了良好的基础。

滚动汇流环装配力学特性分析与优化设计

汇流环安装于具有相对转动的内、外环道之间,受到内、外环道的预紧压缩,形成与环道之间的微小面积接触,并通过接触面实现电传输.为了明确薄壁圆柱形滚动汇流环的装配力学特征及其压缩状态,基于汇流环装配后产生的变形状态,运用弯曲力学理论建立汇流环装配压缩后的弯曲变形模型,结合赫兹接触理论以及电接触理论得出汇流环压缩变形、接触电阻以及结构尺寸三者之间的关系.根据装配约束条件,得出汇流环预紧压缩量的预设范围.通过设计实例的计算分析与ABAQUS有限元验证,其结果表明有限元仿真结果与理论模型的计算结果相差微小.汇流环装配压缩的力学模型及其预设范围具有良好的合理性与正确性,能够为滚动汇流环的优化设计提供重要参考.

折流杆换热器的工程优化设计

利用折流杆换热器的传热性能和流动特性，从设备技术经济学角度和工程实际出发，提出以寿命周期费用为目标函数，在给定热负荷及折流杆换热器多约束条件下，寻求折流杆换热器的工程优化设计。

载人登月地月转移轨道快速设计及特性分析

分析了载人登月轨道设计的约束条件,在此基础上建立了地月转移轨道设计模型,给出了一种以地球出发轨道参数作为设计变量的轨道设计方法,结合月球星历得到了满足载人登月任务约束的轨道方案,并对载人登月任务地月转移轨道的工程特性进行了分析。此方法是一种无需轨道积分的纯代数计算方法,具有速度快、精度高的特点,其顺行求解的思路,可对载人登月轨道方案制定阶段的轨道特性做出有效分析。

对旋轴流通风机最优轮毂比的研究

研究了对旋轴流通风机的空气动力特性和结构特点,并根据轴流通风机空气动力学理论,分析了普通轴流通风机的轮毂比对气动性能的影响,对对旋轴流通风机的轮毂比进行了优化分析研究,建立了效率与轮毂比的优化电子表格,通过利用其强大计算功能对在不同轮毂比条件下的效率进行了分析比较,充分考虑了其他结构参数的合理性,确定出最优的轮毂比。

基于杂草算法的DNA编码序列研究(英文)

在DNA自组装过程中,DNA序列的设计是影响DNA组装在可靠性和稳定性问题上的重要因素。为降低DNA组装时出现碱基错误匹配的概率,提出了一种用于DNA序列设计的入侵杂草优化(IWO)算法。采用汉明距离约束、相似度约束、连续性约束、发卡结构约束及解链温度约束建立一个多目标函数优化的数学模型,将DNA序列集设计问题抽象为带有约束条件的多目标优化问题。通过将该算法产生的编码序列和其它两种优化算法产生的序列进行对比分析,证实了该算法的有效性,并拓展了算法在离散空间中的应用。