基于迷宫问题遗传算法的复合材料铺层数量优化

研究使用最少铺层数量,使产品达到性能指标的复合材料铺层优化问题。使用遗传算法,参考迷宫问题的解决方法,保留普通遗传算法的框架,改变求染色体的适应度值的计算过程,找出满足要求的最少铺层数量的解。在求适应度值过程中增加逐位解释环节,以得不同铺层数量的解。在求适应度值过程中增加解码、剔除无效项、对称环节,以满足复合材料铺层角角度离散、铺层角要少于4层连续相同、对称这些常见要求。结合示例,指出将逐位解释范围分段,可以提高计算效率。该方法实现了对复合材料产品的铺层数量和角度的同时优化,可以实现产品的经济性和轻量化。     

考虑结构、材料和工艺要求的复合材料B柱优化

为实现汽车轻量化,提高汽车耐撞性,并考虑汽车B柱结构形式和材料特性,采用了一种复合材料B柱削层结构。利用复合材料可通过削层工艺方便地实现变截面厚度的特性,分两步对复合材料B柱削层结构进行了多目标的优化。首先,通过分析B柱结构形式确定削层区域,以轻量化为目标,构建代理模型并采用多岛遗传算法进行优化,得到各个子层区域的铺层层数。然后,综合考虑削层结构的工艺和性能特点,研究不同铺层角度和铺层顺序对耐撞性的影响,确定了铺层最佳方案。最终结果表明,在满足工艺要求的条件下,复合材料B柱结构的质量减轻了61.4%,并提升了整车在顶压和侧面碰撞中的耐撞性。     

基于代理模型的复合材料带加强筋板多目标优化

本文以复合材料带加强筋板的质量、刚度及屈曲载荷为优化目标,在铺层约束下对加强筋的铺层数、铺层顺序以及截面尺寸进行多目标优化。为了使NSGA-Ⅱ算法适应于可变铺层数的铺层顺序优化,对算法的基因编码方式进行改造并在遗传操作中引入Permutation操作。优化过程中采用代理模型对结构的刚度及屈曲载荷进行估计,减少了有限元模型的调用次数。算例表明通过优化算法的改造及代理模型的引入降低了优化成本。     

碳纤维复合材料防撞梁轻量化设计

为某车型设计了碳纤维复合材料防撞梁,建立了其有限元分析模型,并用传统钢制防撞梁碰撞试验与仿真结果对比验证了模型准确性。然后采用全因子实验设计确定其横截面形状与铺层顺序的最优组合,最后应用NSGA-Ⅱ遗传算法对防撞梁结构铺层厚度进行了多目标优化。结果表明,在其碰撞性能提高的基础上,轻量效果达到将近65%,且优化后的防撞梁结构与吸能盒和前纵梁结构连接后,在高速碰撞过程中变形模式更合理。     

公路路政管理站点规划和巡视路线优化研究

采用遗传算法建立了公路路政管理站点规划选址优化模型,研究了路网中规划选址优化的多变量算法不易收敛问题,应用受限P 中心问题以减少管理站的备择点数目,从而减少遗传算法中染色体的基因长度,并按不同策略进行初始群体和种群的选择,加快收敛速度,从而提高算法的运算效率。针对高速公路巡视路线优化中最大巡路长度问题,采用贪婪算法和邻域搜索算法的结合求解最佳巡视路线,给出了问题的多目标函数优化模型和算法。     

SiC功率模块封装技术及展望

SiC MOSFET器件的集成化、高频化和高效化需求，对功率模块封装形式和工艺提出了更高的要求。本文中总结了近年来封装形式的结构优化和技术创新，包括键合式功率模块的金属键合线长度、宽度和并联数量对寄生电感的影响，直接覆铜（DBC）的陶瓷基板中陶瓷层的面积和高度对寄生电容的影响，以及采用叠层换流技术优化寄生参数等成果；综述了双面散热结构的缓冲层厚度和形状对散热指标和应力与形变的影响；汇总了功率模块常见失效机理和解决措施，为模块的安全使用提供参考。最后探讨了先进烧结银技术的要求和关键问题，并展望了烧结封装技术和材料的发展方向。     

面向刚度设计的 GFRP 和 VRB/GFRP 混合层合板应变能密度分布研究

针对 VRB/GFRP混合结构刚度优化设计复杂而耗时这一问题，利用有限元法分析了 GFRP铺层角度和铺层数量、VRB厚度分布形式对两种层合板刚度特性及各组分应变能密度分布的影响规律。研究结果表明，应变能密度越小能表征更好的刚度性能；抗弯与抗凹工况下，采用# （0/90） 铺层角度、增加 GFRP铺层数量以及 VRB采用 0.9-1.8-0.9 mm 的厚度分布形式时，VRB/GFRP层合板各组分的应变能密度分布更加均匀，从而获得更好的刚度性能。     

汽车顶盖复合材料前横梁铺层多目标优化设计

以自主品牌某型号汽车顶盖复合材料前横梁为研究对象,以整车模态频率、弯曲刚度、抗压性能为优化目标,通过编程实现以复合材料铺层的工艺要求为约束条件,对碳纤维复合材料前横梁进行多目标铺层优化,最终获得了Pareto优化解。在Pareto优化解中选择一组折衷的优化铺层方案,结果显示,优化后的铺层方案性能优于初始设计方案。     

公路工程中多种资源均衡优化的遗传算法设计

利用遗传算法对公路工程进度优化中的资源均衡优化问题进行了探讨,给出了利用遗传算法对整个问题的求解设计思路,对公路工程多种资源均衡优化中利用遗传算法优化时染色体设计、优秀个体的充分利用以及遗传操作后不合理结果的处理提出了解决方法,为今后遗传算法在公路工程进度优化中的应用提供了有益的思路。最后设计了求解流程图。     

扭转梁悬架碳纤维复合材料横梁结构优化

鉴于碳纤维增强复合材料(CFRP)轻质高强的特点,本文中将某乘用车扭转梁悬架原钢质横梁用碳纤维复合材料替代,并进行结构优化设计。首先,通过碳纤维增强复合材料层合板力学性能试验获得材料力学参数,建立悬架扭转梁有限元模型,并对扭转梁中的碳纤维复合材料横梁截面进行改进设计。在此基础上,综合考虑横梁质量、刚度和工艺约束,对CFRP横梁进行铺层厚度、角度和铺层顺序的多层次优化。优化后,在满足各项性能指标的情况下,碳纤维增强复合材料横梁比原钢质横梁轻量79.34%,取得显著的轻量化效果。     

基于熵权TOPSIS法的CFRP防撞梁轻量化研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质高强的特点,本文中基于抗撞性要求将某乘用车保险杠原钢制防撞梁替换为CFRP,并进行铺层优化设计。首先对CFRP层合板进行力学性能试验以获得材料参数,并通过三点弯曲仿真试验验证其准确性,然后根据等刚度设计原理,确定CFRP防撞梁的厚度,并通过保险杠低速碰撞有限元仿真对比分析两种材料防撞梁的抗撞性能。在此基础上,以质量、比吸能、最大侵入量和碰撞力峰值为目标,采用熵权TOPSIS方法对CFRP防撞梁进行铺层优化,确定出最优铺层方案。结果表明,在保证抗撞性能要求的条件下,优化后的CFRP防撞梁比原钢制防撞梁减轻了76.82%。     

Design Optimization of the Cowl Cross Bar - Light Cowl Cross Bar Satisfying 5 Performances -

Nowadays, more lightweight designs is the key goal of all major automotive industries. One of the main sections for more lightweight automotive area is the Cowl cross bar (CCB) assemblies. A cowl cross bar supports a steering system, airbag module, audio, instrument panel and air conditioning system. The CCB integrates these components into the cockpit module and connects to the body. So the CCB must meet the 5 performance requirements, ① NVH requirement to minimize the vibration, ② Crash performance for less deflection, ③ Steering response requirement for steer predictability, ④ Durability performance like the fatigue life and ⑤ Supporting rigidity for the components. In this study, a new methodology for the optimum CCB design is proposed to obtain a more lightweight design considering 5 targeted requirements. At first, for NVH and Steering response performance, 3-steps of optimization was fulfilled in sequence of (1) Size optimization and mounting position, (2) Case studies about the various types of brackets and (3) Shape optimization using the topology. The proposed design and optimization framework was verified whether it could meet the crash, durability and stiffness requirements. The final optimal CCB would be applied to the new platforms of the Hyundai-Kia motors.     

最优竞争者对标方法在优化模块开发上的应用及前景

介绍了最优竞争者对标方法(BoB)形成背景、主要流程和作用特点,阐述其在上海大众汽车已进行的新模块分析项目中所取得的应用成果,并展望了BoB在汽车优化模块开发和降低材料成本方面的发展前景.     

导洞施工中群洞效应对地表沉降的影响

导洞为PBA工法进行大型地铁车站施工的主要临时结构,具有距离近、个数多的特点。为研究多个导洞施工的群洞效应,采用三维数值计算模型,讨论了地表沉降影响随导洞的施工顺序、工法、施工间隔和台阶长度等因素的变化规律。以地表沉降为指标,采用正交试验方法进行4因素3水平的试验研究。极差分析结果表明,导洞的施工工法是影响地表沉降的最主要因素,而导洞的施工工序影响较小。导洞的施工间隔和台阶长度对地表沉降的影响并非单调函数,有最优值的存在。因此,可通过优化导洞间施工间隔和台阶长度来降低地表沉降。     

随机条件下单点交叉口绿灯时间计算方法研究

通过分析交叉口交通流的随机特性,建立了以期望排队长为目标函数的绿灯时间优化模型。在模型求解过程中,利用Lagrange乘数法给出了求解随机期望值模型的解析算法,通过随机仿真逼近随机函数得到了交叉口各相位绿灯时间的最优值。最后以两相位信号交叉口为例进行了算例试验和分析,结果表明到达率的随机变化特性对于绿灯时间的分配有明显影响,仿真结果验证了模型和算法的正确性。     

基于改进遗传算法的城市街道空间布局优化研究

为了优化城市街道的空间分布，提出了一种基于改进遗传算法的城市街道空间布局优化方法。搭建城市街道空间布局模型，设置街道空间布局优化约束条件，通过优化编码过程完成遗传算法改进，利用改进后的遗传算法从市政、景观、专项设置和建筑4个方面制定城市街道空间布局优化方案。以盐城市文港路街区改造项目为例，按照新的布局优化思路完成改造。从总评分上看，优化前城市街道空间布局评分处于[0.5，0.7)区间，说明此时的街区空间布局能够基本满足期望。优化后城市街道空间布局评分处于[0.9，1.0]区间，说明此时的城市街道空间布局较为优秀，该方法的城市街道空间布局优化效果好。     

Revisiting the application of simultaneous perturbation stochastic approximation towards signal timing optimization

Simultaneous Perturbation Stochastic Approximation (SPSA) has gained favor as an efficient optimization method for calibrating computationally intensive, “black box” traffic flow simulations. Few recent studies have investigated the efficiency of SPSA for traffic signal timing optimization. It is important for this to be investigated, because significant room for improvement exists in the area of signal optimization. Some signal timing methods and products perform optimization very quickly, but deliver mediocre solutions. Other methods and products deliver high-quality solutions, but at a very slow rate. When using commercialized desktop signal timing products, engineers are often forced to choose between speed and solution quality. Real-time adaptive control products, which must optimize timings within seconds on a cycle-by-cycle basis, have limited time to reach a high-quality solution. The existing literature indicates that SPSA provides the potential for upgrading both off-line and on-line solutions alike, by delivering high-quality solutions within seconds. This article describes an extensive set of optimization tests involving SPSA and genetic algorithms (GAs). The final results suggest that GA was slightly more efficient than SPSA. Moreover, the results suggest today's signal timing solutions could be improved significantly by incorporating GA, SPSA, and “playbooks” of preoptimized starting points. However, it may take another 5–10 years before our computers become fast enough to simultaneously optimize coordination settings (i.e., cycle length, phasing sequence, and offsets) at numerous intersections, using the most powerful heuristic methods, at speeds that are compatible with real-time adaptive solutions.     

应急铁路军事运输径路优化问题研究

应急铁路军事运输,需要合理安排输送径路,完成时限要求下的大规模集中输送。分析了应急铁路军事运输的特点,建立了径路优化的数学模型。设计了基于车流优先权编码的遗传算法,确定车流序列。按照车流序列,采用逐次配流法,求解多源多汇的径路集问题。通过实例证明了算法的有效性。     

基于遗传算法的航班离港调度建模及仿真

针对目前机场容量与空中交通需求矛盾日益突出的问题,通过建立符合实际需求的离港排序模型.采用非线性优化技术给出较佳的离港航班序列,引入起飞序并以此作为优化推出时间的约束条件.仿真结果表明,文中采用的基于遗传算法给出了较佳的离港航班序列,比现行的"先达到滑行节点先服务"模式减少了离港滑行时间,并保证了滑行无冲突,减少整个机场的运行成本,可提高机场运行的能力,并为离港航班调度问题提供技术支持.