Two-Dimensional Rectangular Stock CuttingProblem and Solution Methods

Optimal layout of rectangular stock cutting is still in great demand from industry for diversified applications. This paper introduces four basic solution methods to the problem linear programming, dynamic programming, tree search and heuristic approach. A prototype of application software is developed to verify the pros and cons of various approaches

采煤机截割部刚柔耦合动力学分析与摇臂优化研究

以MG1000/2500-WD型采煤机为研究对象,根据采煤机截割部基本结构特征,构建采煤机截割部刚柔耦合动力学模型,从转速、加速度、啮合力、应力4个角度开展采煤机截割部仿真分析。根据仿真分析结果,获取采煤机截割部摇臂截割过程中应力云图以及关键点应力曲线,确认采煤机截割部摇臂的受力特点,再以此为基础实施摇臂优化设计,具体设计过程包括摇臂瞬态分析以及摇臂优化设计2部分。为验证所提出采煤机截割部摇臂优化设计的有效性,将优化设计应用于工程实践,最终确认优化设计具有一定的应用价值。

生成矩形毛坯最优两段排样方式的确定型算法

排样价值、切割工艺和计算时间是排样问题主要考虑的3个因素.文中提出一个新的基于排样模式的确定型排样算法——同质块两段排样算法,此算法适合剪冲下料工艺,在实现工艺简化的同时提高了排样价值时间比.首先通过动态规划算法生成最优同质块,然后求解一维背包问题生成块在级中的最优排样方式和级在段中的最优排样方式,最后选择两个段生成最优的两段排样方式.通过3组经典测题对该文算法进行了测试,将算法与4种著名算法进行了比较.实验结果表明,该文算法的优化结果好于以上4种著名算法,有效地提高了板材利用率,并且计算时间合理.

圆片剪冲下料排样算法

为解决圆片剪冲下料排样精确算法的运行时间过长问题,并综合考虑在保证所生成的排样方案利用率最优或接近最优的前提下,先采用动态规划算法,在精确算法的基础上,选取规范长度和规范宽度的子集进行计算,实现无约束算法,解决剪切阶段的无约束排样问题。再与线性规划方法相结合,解决两维圆片剪冲下料问题,使整个排样方案的利用率达到最大,所耗费的板材数最少。最后通过实验结果表明了该算法的有效性。

生成匀质块排样方式的递推算法

讨论矩形毛坯有约束二维剪切排样问题:将一张板材剪切成已知尺寸的一组毛坯,使排样方式的价值(板材中所含毛坯的总价值)最大;排样方式中每种毛坯的数量不能超过需求量。采用匀质块排样方式,每刀都从当前板材上切下一根水平或竖直的同质条带,其中仅含相同尺寸的毛坯。采用动态递推算法生成匀质块排样方式,在保证解的质量的前提下,有效地缩短计算时间,达到节约材料的目的。

生成矩形毛坯最优三块排样方式的精确算法

采用三块排样方式,基于背包问题和动态规划算法,用两条成T形的剪切线将板材分成三个矩形区域,每个区域中包含一个由同尺寸毛坯组成的规范块。实验计算表明,所述算法时间效率合理,能够有效提高材料利用率和简化切割下料过程。

矩形件优化排样算法与系统的研究

为了有效解决矩形件优化排样问题, 通过在已有动态规划算法的基础之上, 引入多种启发式策略, 提出一种带有启发式策略的动态规划算法, 并设计和开发了一个基于该算法的矩形件优化排样系统。介绍了系统的总体设计方案。并通过实例测试, 讨论了矩形件优化排样算法的有效性和系统的实用性, 证明矩形件优化排样算法具有排样过程耗时少、效果好和适用范围广3大优点, 可以有效地提高材料利用率和生产效率。

模切机主切机构刚柔耦合动力学特性研究

基于虚拟样机技术和柔性多体动力学理论,综合运用三维建模、有限元分析以及多体动力学仿真等技术,建立了自动平压平模切机主切机构曲轴-连杆-肘杆-动平台系统三维刚柔耦合动力学模型,并对其动态特性进行仿真,得到了一个运动周期各部件运动及动力学响应曲线。结果表明,主切机构运行过程中没有"飞脱"和"腾跳"等现象发生。

基于混合顺序启发式算法的一维下料问题

针对一维下料问题,提出一种改进的混合顺序启发式算法。该算法修正了传统顺序启发式算法的待切子集选择策略,采用广度搜索算法在有限时间内解决终止条件问题,根据用户最大时间容忍度动态地改变参数。最后采用C#进行编程,实现了该算法,通过对比证明算法的有效性。该算法在马鞍山钢铁公司车轮分公司正式使用了两年多,使切割率提高4%。

基于刚柔耦合的轨道车辆转向架构架疲劳分析

对某型地铁车辆转向架构架在运行使用过程中局部区域出现裂纹的问题,首先,基于固定界面模态综合法,通过构架主自由度缩减得到了该型构架柔性体模型,从而建立该型地铁车辆刚柔耦合多体动力学模型;然后,结合一种基于柔性体计算结构动应力的方法,探讨该型构架的动应力响应,得到该型构架的振动特性;最后,采用准静态应力叠加法对构架电机吊座结构进行了疲劳寿命预测。仿真结果与该型构架实际出现疲劳破坏的位置吻合,从而验证了基于刚柔耦合模型对构架进行疲劳分析方法的正确性。结果表明,利用这种方法可以在构架前期开发阶段为其疲劳寿命预测提供理论依据。

同尺寸矩形毛坯最优排样动态递归剪切算法

为实现同尺寸矩形毛坯最优排样,该文提出了动态递归剪切算法。文章详细描述了该算法的基本设计思想、语言描述、实例求解;还完成了基于此算法的应用系统,并给出一例排样输出。

基于在线检测动态一维下料问题的GPU并行蚁群算法

随着在线检测技术发展,生产线上的物料需要根据检测结果进行快速切割。已有一维下料优化问题是根据全局目标进行建模的,其最优化算法不能满足实时调整切割方案的要求。本文首先根据物料在线检测及切割特点提出了动态多规格一维下料优化问题,并给出最优化模型;然后结合GPU特点创建并行蚁群算法来求解多规格动态一维下料问题,以保证在有限时间内求得近似最优结果;经过算法分析证明,对于大规模数据变量,并行蚁群算法效率高于传统蚁群算法。通过实验表明,在大规模数据量下,此并行蚁群算法与传统蚁群算法和分支定界算法相比,能够在较短时间内得到较优切割方案。

基于刚柔耦合系统的关键零部件动应力仿真和疲劳寿命计算

应用刚柔耦合系统动力学方法,将铁道车辆关键零部件如客车转向架构架、货车转向架交叉杆组成等作为柔性体,通过模态综合方法融合在车辆多体动力学模型中,再通过车辆动力学仿真分析,获得关键部件上危险点的动应力。根据整个寿命周期内车辆不同运用工况的组合,获得相应危险点上的动应力谱,最后应用疲劳损伤准则,进行疲劳寿命计算。作为算例,应用该方法对配装转K6型转向架的交叉杆组成进行了疲劳寿命评估。

某激光切割机悬臂梁的动力学仿真研究

应用LMS.Virtual.lab motion多体动力学仿真工具,以多体动力学理论为基础,建立了包含柔性悬臂梁和柔性丝杠的激光切割机刚柔耦合模型。通过动力学仿真,分析某激光切割机在运动过程中悬臂梁变形与振动情况,为激光切割机悬臂梁的设计提供理论依据。

大电网实时快速安全稳定控制系统研制

为适应柔直电网工程的发展现状和满足大电网综合防御体系的建设需求,基于张北柔直示范工程,研制了大电网实时快速安全稳定控制系统。首先,提出了系统架构设计方案。然后,研究并采用近区优先的主机功能动态迁移、逐轮递推动态切机及安控系统策略表逻辑化实现方法等创新技术,并对系统硬件和功能进行了详细介绍。该系统能够准确识别系统故障状态,实时判别策略逻辑,通过切机及功率转带等措施,实现柔直电网的快速、稳定控制。最后,搭建了基于张北柔直示范工程的实时数字仿真(RTDS)验证平台。试验结果表明,系统对柔直故障对应安控策略都能准确无误地执行,整组动作时间控制在70 ms以内,可实现整组动作时间指标的提升,提高了系统故障的应急响应能力。该成果为多端柔直输电网络的系统分析研究和成套安全稳定控制设备快速控制的解决方案起到了创新引领作用。

车削大螺距螺纹系统动柔度测试方法

车削大螺距螺纹精加工过程中,系统振动引起了刀具与工件接触关系的瞬时变化,刀工接触关系的轴向变化造成切削层厚度的变化,是瞬时切削力的产生原因。采用振动位移与瞬时切削力之间的比值来描述系统动柔度,表征大螺距螺纹系统稳定性;通过利用MATLAB软件中的小波包分解和重构、小波包降噪和曲线拟合等方法来处理振动和切削力信号。该获取系统动柔度的方法可以快速准确地表示振动位移与瞬时切削力之间的关系,评判本次切削行程内的系统稳定性。

多规格板材电机圆片下料算法研究

在电机制造过程中涉及将硅钢片切割成圆片用于加工成定子和转子,为了研究多规格板材情况下,考虑主动生成余料的电机圆片下料问题,提出多规格板材电机圆片下料算法进行研究分析。下料方案由切割工艺简单的直切排样方式组成,排样方案由旧余料和标准板材两个部分生成,并且在使用标准板材生成排样方式时,允许产生新余料供后续订单使用。采用动态规划技术生成直切排样方式,并运用顺序法优化下料方案,设定余料上限约束保持库存数量。对某电机厂实际生产的多个连续订单进行实验,结果表明:本文算法符合实际生产流程,在不增加切割工艺复杂度的同时可有效降低生产成本。

矩形毛坯排样中条带长度的约束处理

该文的排样问题是根据剪冲工艺的要求抽象出来的。剪冲工艺是指分两步将板材分割成毛坯:第一步用平剪床将板材切成条带;第二步采用剪或冲的方式,将条带切成毛坯。所考虑的工艺约束包括最小条带长度约束和最大条带长度约束,排样方式中条带的长度,必须在最小和最大条带长度约束值之间。该文对基本的动态规划算法加以改造,使之能够处理最小和最大条带长度约束,并在C++环境下,开发出同尺寸矩形毛坯排样系统UR。利用这个软件,进行了大量的例题测试,得出对生产实践具有指导意义的结论。

枢轴旋转式喇叭嘴支撑装置设计与优化

针对目前柔性棒料高速动态跟随切割支撑装置结构复杂,振动和冲击较大等不足,提出了枢轴旋转式喇叭嘴装置支撑原理,对装置进行了机构学和动力学分析。通过对喇叭嘴槽宽进行多目标优化,减小了柔性棒料所受剪力矩、扰度,以及刀片和喇叭嘴在棒料轴线方向最大速度差,有利于提高切割质量;综合考虑设计加工误差对机构动态性能的影响,提出了合理的装置支撑布置方案,有效地避免了在支撑时段内来自机构的冲击振动。该装置结构简单,支撑稳定,可以满足高速动态跟随切割的需要,具有较高的实用价值。

考虑车辆周转的铁路动态货运服务网络设计优化模型及其分支-定价-切割算法

研究考虑车辆周转的铁路动态货运服务网络设计问题,目标是在合理设计铁路运输服务网络的基础上提高车辆利用率。将传统的离散时空网络拓展为考虑车辆周转的超级网络,构建混合整数规划模型,同时考虑列车开行时段、编组内容、空车调配、车辆归属、运输服务水平等约束。基于模型的NP-Hard特性,给出一种分支-定价-切割算法,通过在模型中添加Benders割的方法调整可行域,通过列生成方法避免网络规模较大导致可选径路数量过多的问题,该算法可保证模型收敛至最优解。算例证明了模型和算法的有效性,通过灵敏度分析验证可用车辆数量对于空车调配方案的影响。