汽车鼓式制动器的可靠性稳健优化设计

在汽车鼓式制动器设计中考虑不确定因素的影响,将可靠性优化理论、可靠性灵敏度分析与稳健设计方法相结合,以制动效能因数为目标函数建立制动器可靠性稳健优化数学模型。把制动力矩、摩擦衬片压力的可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中,将可靠性稳健优化设计转化为满足可靠性要求的多目标优化问题。实例计算表明,稳健优化后的制动器不仅有较高的制动效能和可靠性,还具有较低的可靠性灵敏度,取得了满意的结果。     

高速动车组转向架部件结构的动力优化

为解决高速动车组运用时转向架部件结构的固有频率分布与轮轨激扰的频率分布接近问题,对转向架部件进行特征值灵敏度分析,确定部件结构参数对固有频率的灵敏程度.然后,选取灵敏结构参数为设计变量,采用改进的可行方向法对转向架部件以频率为约束条件、重量最小化为目标函数进行动力优化设计.优化后的转向架部件的一阶频率提高至42 Hz,...     

基于代理模型的焊接构架纵梁优化设计

以城际动车组焊接构架纵梁为研究对象,以构架纵梁的总体积为目标函数,以应力和位移为约束对其进行了拓扑优化设计.在拓扑优化结构的基础上,基于等效结构应力法分析纵梁相关焊缝的疲劳累积损伤值,并以纵梁板厚为设计变量,考虑应力、位移和焊缝疲劳累积损伤约束,构建焊接构架纵梁的抗疲劳轻量化模型.为有效地求解该优化模型,引入基于Kriging代理模型的序贯近似优化方法,并结合多岛遗传优化算法进行求解.经过拓扑优化设计和抗疲劳尺寸优化设计,最终实现纵梁结构减重约20.6%,该工作为城际动车组转向架构架设计提供了参考.     

无中梁罐车牵枕结构的分析与优化

研究了无中梁罐车牵枕结构的优化设计.利用强度安全系数的概念和归一化方法确定了一个综合的目标函数,能反映整车的强度安全,并将构件的体积变化考虑在内.采用响应面法建立了优化问题的参数模型,为提高算法的收敛性,提出加权最小二乘法以拟合响应面函数,并给出两种确定权值的方法和有效性检验准则.结果表明:在重量不增加的条件下,通过构件刚度匹配的调整可以提高整车的安全系数.     

应用非线性混合整数规划进行桩基结构设计

本文从桥梁桩基优化设计的特点及要求出发,探讨了选取设计变量,确定价格函数,目标函数及约束函数的原理和方法,从而建立了桩基优化设计的非线性混合整数规划数学模型。为了对该模型顺利求解,本文采用了求解数学规划同利用优化准则相结合的综合方法,取得良好效果。     

二齿差滚动活齿传动多目标稳健优化设计

为了提高二齿差滚动活齿传动的设计水平和设计质量,将优化设计理论与稳健设计方法相结合,在考虑设计变量和设计常量的偏差对可行域影响的基础上,建立了二齿差滚动活齿传动的多目标稳健优化设计数学模型.基于模拟退火算法,提出了该模型的求解方法,给出了计算实例.计算结果表明:与应用普通优化方法得出的优化结果相比较,基于模拟退火算法的稳健优化设计所得的二齿差滚动活齿传动的体积缩小24.1％.     

基于改进人工蜂群算法的轮毂电机多目标优化

为了提高轮毂电机功率密度、降低其材料成本,提出一种改进的人工蜂群算法对轮毂电机性能进行优化设计. 首先利用磁路法建立外转子永磁式轮毂电机各项性能的表达式;其次通过引入个体极值、群体极值以及一对异步缩放因子来克服传统人工蜂群算法收敛速度较慢、探索与开发能力不平衡等缺点;以磁极对数、气隙长度、永磁体厚度等电磁参数为设计变量,将电机的有效质量、功率损耗和材料成本线性加权组成单目标函数,并采用障碍函数法将有约束的非线性目标函数转化为非约束的形式;最后利用遗传算法、传统人工蜂群算法和改进的人工蜂群算法对轮毂电机进行优化设计,并通过有限元法和样机实验验证了计算结果的正确性. 研究结果表明:相较于传统人工蜂群算法,改进的人工蜂群算法使目标函数收敛速度更快;相较于遗传算法和传统人工蜂群算法,改进后的算法使目标函数值最小;相较于原设计方案,优化后轮毂电机有效质量降低13.4%,材料成本降低34.4%,功率损耗降低44.2%,电机效率提高12.0%.      

基于代理模型的高速列车头型优化设计

为降低高速列车的气动阻力,对高速列车流线型头尾进行优化设计.建立高速列车空气动力学模型,基于三维黏性不可压缩控制方程组和两方程湍流模型,对明线上运行的3节编组列车周围流场模拟计算.构造6个优化设计变量关于空气阻力的响应面函数.结果表明,各优化设计变量之间相互耦合,和优化目标之间存在非线性关系,同时得到了各设计变量对空气阻力的贡献率.优化后,空气阻力值降低10.8%.     

基于有限元分析的Ⅱ型弹条结构优化

以Ⅱ型弹条的结构参数为设计变量,扣压力和最大等效应力为状态变量,弹条体积为目标函数,利用有限元分析替代传统优化设计中的显式约束方程,确定一组弹条结构参数,使其扣压力、最大von Mises等效应力满足要求,弹条体积最小。利用该方法优化后的弹条,其扣压力较优化前增长13%,最大von Mises等效应力下降40 MPa,体积增加8.2%,整体性能明显优于优化前。     

企业物流中心稳健性选址模型

借鉴稳健设计的基本思想,运用随机机会约束规划方法,建立了需求和制造中心加工量不确定条件下的企业分销物流中心的稳健性选址模型,该模型通过将不确定条件下选址分派费用的波动均方差融入目标函数以实现选址稳健性目标。分析了该类模型的处理方法,探讨了基于组合遗传算法的模型求解思路,并通过算例进行了验证。分析结果表明:与普通模型相比,该模型在整个规划期内选址分派费用的波动均方差降低31.5%,物流网络稳健性显著提高,该模型合理有效。