Fuzzy optimization of pneumatic half-floating slide ways

Dynamic modeling was carried on by combining the dynamic of machinery with composite triology, and the critical condition in which the ways would not produce composite-friction self-excited vibration was obtained. The movement regularity and characteristic of the airflow in exhaust gas slit were analyzed, and the relationship between pressure lost and geometry parameters of exhaust gas slit was obtained. A dynamic model and a mathematical model were established for pneumatic half-floating slide ways by combining the dynamics of machinery with hydrokinetics. The objective function for the optimization of slide ways was established based on the fuzzy optimization theory. The membership function of fuzzy constraint was deduced, the fuzzy constraint limit was established by amplification coefficient method, and the optimal value was resolved by the multilevel fuzzy comprehensive evaluation method. By combining the internal penalty function method with the variable metric method, the fuzzy optimization design program of ways was designed based on the Matlab platform. The validation was carried on by an example, and ideal results of fuzzy optimization design of slide ways were obtained.

振动试验夹具动力学设计的综合优化方法

针对夹具设计中容易出现的振动频率低,传递特性差和能量消耗多等问题,提出综合使用拓扑优化和参数优化对夹具进行优化设计的方法。根据振动试验夹具的实际应用和设计原则,利用拓扑优化得到夹具合理的总体布局,用参数优化调整夹具的几何参数,使设计出的夹具能够满足设计要求。以某夹具设计为实例,通过Patran/Nastran有限元分析软件作为仿真分析平台,交替采用拓扑优化和参数优化对夹具进行设计与改进,得出满足要求的振动夹具设计方案,并经过试验证明了设计的有效性。本研究方法对其他结构的动力学设计亦具有一定参考价值。

联合收割机振动筛的动态仿真与参数优化

在对振动筛的工作机理和运动分析的基础上,利用ADAMS软件建立了振动筛的模型,并对振动筛进行了动态仿真分析与参数的优化。结果表明:优化前振动筛的机构参数和运动参数基本符合清选要求,但是振动筛后端的垂直振幅偏大,不利于脱出物的分离。优化后得到了较优的振动筛参数,有利于减小振动筛后端的垂直振幅,使得谷粒更容易穿过筛孔完成分离,有利于减小损失率和含杂率。

随机参数连续体结构的动力学拓扑优化

构造了基于概率的连续体结构动力特性拓扑优化设计数学模型,以结构的形状拓扑信息为设计变量,结构总重量极小化为目标函数,满足结构多阶固有频率约束的可靠性要求为约束条件。利用分布函数法对模型中的可靠性约束进行了等价化处理。采用了渐进结构优化(ESO)的求解策略与方法。通过算例验证了文中所提出的设计模型及求解策略与方法的合理性和有效性。

直驱式主轴系统的动刚度分析

为提高YK3610滚齿机直驱式工件主轴系统的抗振性能,提出了一种新的结构分析与综合优化方法。以系统动刚度为优化目标,利用目标系统的三维有限元模型,分析了几个重要设计参数对主轴系统动刚度的影响规律,并针对性地分析了这些设计参数与系统动刚度的相关性,其中关于转子合理位置和设计参数相关性的分析结论,对制定直驱式主轴系统的整体优化方案具有重要的指导意义。

基于多目标遗传算法的三轴振动夹具结构参数优化设计分析

通过建立三轴振动夹具优化设计数学模型,以影响夹具性能的结构尺寸为设计变量,以振动台尺寸约束和夹具质量要求为约束条件,采用SolidWorks和ANSYS Workbench协同仿真技术,基于多目标遗传算法实现了振动夹具的轻量化和一阶固有频率最大化。优化后的三轴振动夹具一阶固有频率提高了7.4%,同时夹具的质量减小了20.1%,证明文章所提出的协同仿真技术手段与优化设计方法可行、有效,可为其他同类产品的优化设计提供参考。

电涡流耗能动力吸振器设计与试验研究

针对飞机垂尾抖振抑制的需要,提出一种空间布局紧凑、基于非接触式电涡流耗能机理、阻尼可设计的动力吸振器设计方案。电涡流耗能机制的引入保证该动力吸振器具有良好的环境适应性、耐久性和可靠性。基于电磁场理论,建立了电涡流阻尼力的计算模型,获得电磁阻尼的设计规律,通过与试验结果对比,验证了电涡流阻尼模型的准确性。并以等效悬臂梁结构为对象,应用最优参数设计原理确定动力吸振器参数,设计制造了动力吸振器样机。试验结果表明,该电涡流动力吸振器具有良好的吸振性能,最大减幅比可达98%。

深海中动力吸振器的相关参数最优化设计

以深海中附有动力吸振器的两自由度振动系统为研究对象,利用达朗伯原理建立了数学模型,并进行无量纲化运算。针对海洋环境下动力吸振器的6个参数(κ,γ,δ,μ,η和C0),综合运用变尺度法中的Broyden-Flether-Goldfarb-Shanno(BFGS)法、罚函数法、一维搜索法进行最优化设计,利用Matlab和Visual C++混合编程实现计算。研究结果表明:6个参数的收敛情况各有不同,γ,δ,η和C0都趋于定义域的上限,而μ和κ则分别趋于各自的定值,说明在海洋环境下,液体力对动力吸振器的影响有限。在实际应用中,γ,δ,η和C0宜采用系统允许使用的最大值,而μ和κ数值选取宜适当。

垂尾抖振控制中多重动力吸振器设计

针对飞机垂尾抖振抑制的需要,进行小型电涡流耗能动力吸振器设计,并推导多重动力吸振器最优参数设计方法。分别以悬臂梁系统和缩比垂尾为被控对象,并考虑动力吸振器与垂尾实际尺寸,选定合理安装位置,通过有限元仿真验证多重动力吸振器吸振性能,仿真结果表明多重动力吸振器具有良好的振动抑制效果,可满足设计预期要求。

浮动平台内TMD对Barge式海上浮动风机的振动抑制研究

在Barge式浮动风机的平台内配置调谐质量阻尼器(TMD),首先建立了海上浮动风机的三自由度动力学简化模型,并分别采用工程调频法和遗传算法(GA)寻求最优TMD参数;然后通过计算5种典型风浪载荷工况下有/无TMD的浮动风机的动态响应,研究了TMD在真实海洋环境中对风机的抑振增稳效果;最后在不改变Barge式浮动风机原设计的前提下,将风机部分压舱物等质量替换为TMD,研究了TMD在5种工况下的减振性能。结果表明:最优参数的TMD可使浮动平台俯仰角标准差的抑制率达到47.95%;用TMD替换部分压舱物后,平台俯仰角的减振率可达50%。因此,平台压舱物等质量替换为TMD后,可显著减少风机关键部位的振动响应及载荷。

基于H_(2)范数的弹性基础上接地负刚度动力吸振最优参数研究

针对实际工程中弹性基础上接地负刚度动力吸振器的最优参数设计,建立了以无阻尼单自由度系统代表弹性基础的动力学模型,采用H_(2)范数优化准则获得了以外激励到基础的力传递率最小时关于质量比和负刚度比的最优参数解析表达式,开展了简谐激励和随机激励下的效果验证以及不同基础参数下的参数影响分析。结果表明:以控制外激励到基础的力传递率为目标时,最优参数仅取决于吸振质量比和基础与主系统的刚度比,而与基础的质量比无关;当基础与主系统耦合强时,接地负刚度动力吸振依然能实现有效控制,但此时Voigt动力吸振已基本失效。

二重滚珠式动力吸振器的参数设计

为了降低机械或结构的强迫响应,尤其是适应现代化结构复杂的大型机械或建筑物的共振,设计了一种结构较为简单、便于运用的二重滚珠式动力吸振器。基于拉格朗日方程建立了二重滚珠式吸振器的动力学模型,通过解析与数值计算,研究了该吸振器的振动机理及各主要参数对其吸振效果的影响。利用吸振器定点定理进行优化设计,分析了三定点的坐标特点,求解出了最优频率及阻尼。研究表明,此吸振器可有效控制机械或结构共振点附近的振动响应。

振动铸造工艺参数优化

为了获得振动对金属液流动的影响规律并优化振动参数,耦合动网格技术和两相流模型,对振动工况下型腔内液流流动进行了模拟,并利用正交设计工况优化了振动参数。结果表明,振动工况明显有利于型腔内金属液流动,减少了充型时间与壁面剪切力。优化的振动工艺参数是频率为30Hz,幅值为0.3mm,振动方向与水平方向成45°。生产实践表明优化后的振动工艺参数有助于获得较好的充型效果。

高速列车牵引变压器悬挂参数动态优化设计

为了优化牵引变压器悬挂参数,建立了车辆设备21自由度刚柔耦合系统模型,并基于新型快速显式数值积分法求解了车辆和牵引变压器的振动响应;计算了车辆系统在不同速度等级下的舒适度指标和设备振动烈度,确定了变压器最优悬挂频率;建立了变压器数学模型与车辆设备刚柔耦合模型,结合最优悬挂频率、振动烈度、舒适度指标、隔振器动态作用力以及变压器悬挂模态与车辆地板局部模态匹配指标对隔振器参数在动态条件下进行多目标优化,计算了牵引变压器隔振器最优参数。研究结果表明:当牵引变压器悬挂频率比为0.82～0.98时,车辆舒适度低于2,设备振动烈度低于4.5mm·s-1,满足相关规范要求;经过优化最终确定第1组隔振器垂向刚度、三组隔振器刚度比、每组隔振器三向刚度比分别为2 142N·mm-1、1∶1.3∶2.5、1.7∶0.5∶1,与变压器原始悬挂方案相比优化后变压器振动烈度最大降低42%(在速度高于200km·h-1条件下),车辆一位端、中部、二位端舒适度指标平均提升3.53%、3.45%、2.01%,第1、4隔振器垂向作用力平均降低13.3%,第2、5隔振器垂向作用力平均降低3.8%,第3、6隔振器垂向作用力平均降低20.9%。可见,优化后车辆舒适度、设备振动烈度和隔振器垂向动态作用力均有较好改善。