Calculation of stratum surface principal curvature based on a moving least square method

With the east section of the Changji sag Zhunger Basin as a case study, both a principal curvature method and a moving least square method are elaborated. The moving least square method is introduced, for the first time, to fit a stratum surface. The results show that, using the same-degree base function, compared with a traditional least square method, the moving least square method can produce lower fitting errors, the fitting surface can describe the morphological characteristics of stratum surfaces more accurately and the principal curvature values vary within a wide range and may be more suitable for the prediction of the distribution of structural fractures. The moving least square method could be useful in curved surface fitting and stratum curvature analysis.

矿区地表形变时空演化分析方法研究

用传统监测方法获取的离散点数据只能描述特定时间的空间形变状态,无法反映矿区地表形变整体时空演化。本文介绍了一种矿区地表形变时空模型的构建方法,通过对空间多项式引入时间项变为时空多项式,并基于移动最小二乘法顾及局部特征,提出时空多项式和移动最小二乘法结合完成模型拟合。实验分析表明,选取合适时空项阶次的模型具有良好的拟合精度,实现了对矿区地表形变的时空趋势拟合,能够直观地反映矿区地表形变的整体时空演化趋势和规律。

基于光谱共焦的缸套内表面微织构形貌在线测量方法研究

为实现缸套内表面微织构形貌的在线检测,设计一种非接触式测量系统。采用基于EtherCAT通信协议开发的伺服系统,通过高精度伺服电机带动光谱共焦位移传感器,一次采集多个微织构的不同截面轮廓,经特征提取与坐标变换,形成单个织构的三维点云数据。通过光强值出现局部极小值确定边缘位置,采用稳健高斯回归滤波方法滤除误差,使用移动最小二乘法拟合曲面,最终获得微织构的精准三维形貌。试验结果表明:该系统与超景深显微镜测得的直径最大差值为5.7μm,深度最大差值为0.45μm,具有较高的重复性和精度,可作为缸套内表面微织构形貌在线检测的一种手段。

复合梁结构小型六维力传感器的优化设计

文中设计了一种三横梁与三竖梁复合的六维力传感器弹性体结构,使其外径缩小至40 mm,整个传感器装配完成后外径为45 mm。首先基于有限元技术分析了其在各种载荷条件下的应变分布,根据应变分布特性,设计了传感器的惠斯登电桥方案,推导了每个方向的输出电压公式。在此基础上,基于Box-Behnken响应面法开展弹性体结构的优化,以弹性体上应变片贴片位置的平均应变作为优化目标,通过多目标遗传算法得到最优设计参数,F_(x)、F_(y)、F_(z)、M_(x)、M_(y)、M_(z) 6个方向的平均应变分别是优化前的1.5833、1.5632、1.7338、1.5113、1.5109、2.171倍。进行样机制作,完成标定实验,使用最小二乘法求得解耦矩阵,通过解耦矩阵求得传感器的Ι类误差分别为0.18%、0.42%、0.41%、0.05%、0.49%、0.6%,ΙΙ类误差最大值为1.665%,精度高,维间耦合小,验证了该结构的可行性。

鸡根标准汤剂提取工艺优化及其质量标准建立

目的优化鸡根标准汤剂提取工艺,并建立其质量标准。方法在单因素试验基础上,以浸泡时间、加水量、一煎时间为影响因素,3,6′-二芥子酰基蔗糖含量、出膏率的综合评分为评价指标,响应面法优化提取工艺。测定3,6′-二芥子酰基蔗糖含量及转移率,建立HPLC特征图谱,进行聚类分析、主成分分析和正交偏最小二乘判别分析。结果最佳条件为浸泡时间60 min,加水量(12+11)倍,煎煮时间(47+20)min,综合评分为97.98分。15批标准汤剂平均出膏率为14.182%,转移率为20.468%;其特征图谱中有6个共有峰,相似度均大于0.9(除S4、S8外)。各批标准汤剂聚为2类,3种主成分累积方差贡献率达91.4%,峰2、6为质量标志物。结论该方法精密稳定,重复性好,可用于鸡根标准汤剂的制备及质量控制。

基于试验设计的乘用车前纵梁结构耐撞性优化分析

为了提高汽车的结构耐撞性,以某插电式混合动力轿车的前纵梁为研究对象,参照中国新车评价规程(C-NCAP),基于正面100%重叠刚性壁障碰撞试验工况要求,建立汽车前纵梁有限元模型,以汽车前纵梁的横截面积、内外板材料及厚度为研究对象,以比吸能、平均压溃力和压溃效率为研究目标,对汽车前纵梁进行仿真分析。基于哈默斯雷采样法选取样本点,运用改进的最小二乘法对前纵梁进行响应面优化,结果表明,优化后汽车前纵梁的比吸能提升了1129.14J/kg,平均压溃力提升了8.2kN,压溃效率提升了2.59百分点。

基于移动最小二乘法的水轮机运行特性曲面构建

针对水轮机实测运行数据分布非结构性、疏密不均等特点,采用移动最小二乘法拟合机组实测运行参数获得水轮机工作区空间特性曲面,可体现数据曲面局部特性、避免数据分布密度差异导致的失真。通过拉依达准则进行初步的数据滤波,对离散样本点进行不同范围的局部拟合自适应确定支撑半径,结合马氏距离除噪法建立稳健移动最小二乘曲面重构模型。实例计算结果表明,与最小二乘法相比,移动最小二乘法对水轮机运行特性数据进行了较高精度的有效拟合和局部数据补充,可真实反映水轮机运行特性,为修正水轮机出厂运行特性曲线提供参考。

基于曲面拟合的阻尼损耗因子预测方法

为研究阻尼材料在不同温度和频率下的阻尼特性,参照SAEJ1637—2022基于支撑钢棒的材料的振动阻尼特性的实验室测量方法,获取标准工况下某车用热熔型阻尼材料的阻尼损耗因子数据,并基于该数据采用最小二乘法,建立阻尼损耗因子关于温度和频率的拟合曲面,通过该试验方法获取标准工况外的阻尼损耗因子数据,并与拟合曲面数据对比,验证该拟合曲面的准确性。研究表明,该方法可以准确预测不同温度下该热熔型阻尼材料的阻尼损耗因子;对于该阻尼材料,其频变特性受温度影响;不同频率下,阻尼损耗因子到达峰值时的温度不同。

基于近似模型的拉延筋几何参数反求

引入响应面方法和遗传算法建立基于近似模型的拉延筋几何参数反求方法。首先以等效拉延阻力为设计变量,通过均匀拉丁方试验设计方法提取适当的设计参数样本构造响应面近似模型,并不断优化响应面模型,获取最优等效拉延阻力;然后以最优等效拉延阻力为约束条件,结合等效拉延阻力计算和小种群遗传算法反求拉延筋几何参数。整个反求过程采用等效拉延筋有限元模型进行仿真计算,避免有限元模型的网格重划分及由真实拉延筋模型引入的计算效率问题。数值算例表明,基于近似模型的拉延筋几何参数反求方法可在设计兴趣域内快速寻优,有助于加快模具设计进程,降低生产成本。

基于移动最小二乘响应面方法的整车轻量化设计优化

汽车轻量化是汽车产业发展方向之一,也是一个汽车厂商和国家技术进步、先进程度的重要标志。优化汽车的结构设计是实现汽车轻量化的有效途径之一,文中采用拉丁方试验设计方法进行样本数据设计,同时,为了提高了计算效率,将基于移动最小二乘拟合的响应面近似模型引入到整车正碰优化设计的复杂系统中,并利用序列响应面优化方法对近似模型进行优化,避免了整车碰撞传统优化设计方法计算量大,且在碰撞非线性系统优化中常常易导致收敛缓慢甚至不收敛的缺点。在满足了CMVDR294安全法规的同时,使汽车车身一些部件的板厚达到合理的配置,从而达到使汽车重量得到一定程度的减轻的目的。

基于响应面法的汽车吸能部件优化问题研究

对汽车的前纵梁中不同构件板厚的优化,将其总体重量控制在一定范围内的前提下,对其吸能效果以及最大加速度进行优化。对于目前国际上流行的遗传算法,神经网络算法等优化手段求解问题收敛性是建立在对正问题多次迭代求解的基础上,导致其计算量庞大。为了打破这个瓶颈,建立了基于调整权函数策略的移动最小二乘法的响应面方法,通过均匀拉丁方试验设计方法,选择了适当的设计参数样本,快速建立了精确的多维响应面模型,并采用Pareto遗传算法对该模型进行了多目标优化,得到了较好的结果。

基于响应面方法的材料参数反求

板料在冲压过程中处于复杂的各向异性三维弹塑性变形状态,若采用基于传统的单向拉伸试验得到的材料参数进行计算,必然会引入较大的计算误差。提出一种直接从冲压成形过程反求材料参数的方法。该方法将参数反求的问题转换为求试验测量值与仿真计算值之差最小二乘最小的优化问题。试验测量值为冲头的力-位移曲线,而待求的参数包括材料的特性参数和本构参数。采用移动最小二乘响应面法作为优化方法以减少调用正问题计算的次数。由于对冲压成形过程的模拟耗时较多,减少优化迭代的次数意义重大。

基于移动最小二乘响应面法的橡胶材料参数反求

基于缓冲橡胶块的试验数据,选用Mooney-Rivlin本构模型,并结合有限元仿真技术和优化算法的反求方法来确定橡胶材料的参数。在此过程中不断比较仿真结果与试验值以寻求二者最接近的参数,并采用响应面法来减少仿真优化的计算量。结果表明通过该法确定的材料参数能较准确地描述缓冲橡胶块的材料特性。

采用响应面法的汽车转向系统固有频率优化

提出一种基于响应面方法的汽车转向系统固有频率优化方法。以某微型车为例,该方法从建立汽车转向系统的有限元模型出发,结合拉丁方试验设计方法,采用最小二乘法建立转向系统的二次响应面近似模型;在此基础上,以转向系统的1阶固有频率最大化为目标,总质量为约束,并通过灵敏度分析选取5个部件有限元模型壳单元壁厚为设计参数,建立优化模型。对转向系统进行优化的结果表明,采用该方法对汽车转向系统进行优化,能有效提高其1阶固有频率,减小转向系统质量,从而抑制转向系统的振动。

单向压紧制孔工艺的自适应响应面优化方法

针对轻型自动化制孔系统的单向压紧制孔工艺,提出了一种基于自适应响应面法的单向压紧制孔工艺参数优化方法。该方法仅通过少量样本点的有限元分析,即可构建可靠的自适应响应面,避免了优化迭代过程中的有限元仿真分析,大大提高了计算效率和精度。以飞机机身框间对接结构为例,构建了自适应响应面模型并进行参数优化,给出了该典型结构的工艺参数推荐值。优化结果表明,压紧力大于和小于最佳值都会造成贴合面间隙过大,采用合理的压紧力是工艺实施的关键。最后通过试验结果验证了所提方法的有效性。

SMT模板检测系统及误差校正方法

为了实现表面贴片技术(SMT)模板的高精度自动光学检测,提出了一种检测系统及对应的误差校正方法,提高了系统的检测精度;该方法首先由激光跟踪仪测量CCD相机的位置误差,之后采用移动最小二乘法拟合误差曲面,从而可对CCD相机的任意位置进行校正误差,并与样条插值法进行对比证明了本方法的优点;而系统在检测前需对SMT模板进行定位,每次的定位误差均不同,该误差由SMT模板的Mark点得出,并根据所求得的误差值经过齐次坐标变换从而校正SMT模板的定位误差;经实验验证系统在经过误差校正后对SMT模板上通孔的测量误差在0.032 mm以内,满足SMT模板的检测要求;故该系统可快速、精确、非接触地检测SMT模板,可有效提高PCB板的质量。

基于移动最小二乘法的曲线曲面拟合

建立了一种基于移动最小二乘(MovingLeast-Squares,MLS)法的曲线曲面拟合方法。这种方法对传统的最小二乘(LS)法的作了比较大的改进,使生成的曲线曲面具有精度高、光滑性好等许多优点。详细介绍了移动最小二乘法的原理、应用和特点,并且给出了使用移动最小二乘法进行曲线曲面拟合的程序设计流程。最后给出了曲线拟合和空间散乱数据曲面拟合算例,将拟合结果与最小二乘拟合结果作了比较,分析了MLS拟合曲线曲面的光滑性和拟合质量,表明了该方法的优越性和有效性。

基于响应面法的保险杠系统耐撞性优化设计

为了提高某保险杠系统的耐撞性,该文提出了一种优化设计方法。根据具有旋转性的二次回归组合试验设计方案选取设计点,在这些设计点处利用有限元法获取试验数据。然后运用最小二乘法建立刚性板最大位移、撞击力峰值和总质量的高精度响应面。综合考虑零件厚度的变化范围、安全性和轻量化要求,运用序列二次规划法对建立的响应面进行求解计算,得到一组最优值。结果显示仅需17次计算,误差均在5%以内。

移动最小二乘三次曲面拟合法分析图像亚像素位移

曲面拟合法求解亚像素位移是数字图像相关技术中的主要方法之一。它具有抗噪声能力强和精度高等特点。本文着重讨论了移动最小二乘三次曲面拟合方法,并与传统的三次曲面拟合法进行了比较。通过模拟和实验分析表明,移动最小二乘三次曲面拟合方法具有更高的亚像素定位精度,且稳定性良好。

基于响应面法的转向驱动桥空心半轴轻量化优化设计

提出了一种基于数值优化与有限元模拟相结合的汽车转向驱动桥空心半轴轻量化设计方法。以半轴各段的壁厚、长度和过渡角为设计变量,半轴质量最小化为优化目标,2阶约束模态频率和半轴花键末端圆角过渡处等效应力为约束条件,建立了半轴轻量优化模型。利用正交试验设计得到10个设计变量和3个水平的数值模拟试验组合。采用最小二乘法建立了响应面近似模型,并利用序列二次规划算法对模型进行了迭代优化。结果表明:轻量化优化后的变径全空心半轴质量比初始设计减少约16.7g,半轴2阶约束模态频率增加约0.6Hz,且半轴花键末端圆角过渡处和最小轴径处的等效应力值均低于半轴材料的抗扭强度。