基于改进响应面法的结构模型修正研究

提出采用响应面法进行有限元模型修正.该方法根据方差分析或先验信息进行设计参数筛选,以显式的响应面模型逼近目标函数与设计参数之间复杂的隐式函数关系,通过响应面自身特性进行迭代修正.在此基础上,根据样本点对目标函数贡献的差异性提出通过加权来构造改进的二次响应面,改进后的响应面可以更快地迭代收敛,计算量小,可推广至非线性等复杂模型,某算例验证该方法的有效性.     

基于响应面模型的桥梁有限元修正方法研究

由于实际运营的桥梁存在不同程度的病害,建立的有限元模型往往不能准确反映桥梁实际工作状态。因此,需要基于实测的结构响应参数来修正模型,最大限度减小有限元模型计算值与实际运营参数之间的差异。结合统计学理论以及模型修正技术中的响应面模型修正方法,通过拟合,得到桥梁结构响应与设计参数之间的显示函数表达式,从而用响应面模型取代初始有限元模型,可在结构的响应面模型内求得最优解。计算结果表明,修正后的有限元计算误差显著降低,满足工程精度要求。     

用于结构可靠度分析的多响应面法

在分析单响应面法精度的影响因素基础上,提出了改进的多响应面法。然后以两个因子功能函数为例,推导了多响应面的设计与估计公式,并通过算例比较了多响应面法与JC法、Monte-Carlo法及单响应面法的计算精度。结果表明多响应面法的精度好于单响应面法。     

基于自适应响应面法的动车组牵引变压器弹性吊挂设计

针对某型动车组原始吊挂刚度下车体地板振动较大导致乘坐不舒适的现象,对动车组牵引变压器吊挂刚度进行优化设计。在优化设计过程中,采用拉丁超立方设计方法进行采样,根据所得的样本数据,引入自适应响应面法对变压器吊挂刚度进行优化设计,避免了传统响应面法完全依赖于最初样本点的问题。对优化设计后牵引变压器吊挂刚度的减振效果进行验证,车体地板垂向振动加速度得到大幅度降低;计算得到吊挂频率为9.0 Hz,远小于刚性吊挂时车体一阶垂弯频率;并且模态分析后一阶垂弯模态频率保持在10 Hz以上,符合动车组模态匹配要求。     

网状聚酯道面结构有限元计算及优化设计

网状聚酯道面结构是一种供飞机临时滑行的特种结构,由聚酯网穿插聚酯棒组成.采用有限元法对该结构在飞机荷载作用下的力学行为进行了计算机仿真分析.将聚酯网简化成弹性薄板,聚酯棒按照实体模型处理,建立了整体结构的有限元模型;根据实际使用情况,分别针对三种工况分析了结构在飞机静载作用的应力和位移,并采用简化方法计算了飞机在动荷载作用下的应力和位移;对道面结构的聚酯棒间距进行了优化设计.     

基于响应面方法的钢-混凝土组合梁桥模型修正

为得到某三跨连续钢-混凝土组合梁桥的基准有限元模型,对其进行了静动载试验,获得了该桥的静力和动力特性。采用梁板模型建立了该桥的精细三维有限元模型,使用参数灵敏度分析方法对待优化参数进行选择。采用中心复合设计试验,建立了频率和挠度的二次响应面方程,通过实测数据进行了响应面模型修正,分析了不同响应面对模型修正结果的影响。结果表明：响应面数量需不小于待优化参数的数量,不同响应面的模型修正结果有一定的差别,但均大幅减小了计算值与实测值之间的误差,修正后的模型可作为基准有限元模型,并为桥梁运营过程中的健康监测等服务。     

基于响应面法的石质路基沥青路面结构优化研究

为了提高石质路基沥青路面结构的使用性能,应用响应面法对路面结构为沥青面层、级配碎石基层和石质路基的路面结构进行优化分析;按照公路沥青路面设计新规范的新设计指标来分析各个路面结构层厚度对新指标的影响,以各面层的厚度和基层的厚度作为约束条件,以沥青混合料疲劳开裂次数、沥青混合料层永久变形量和路基顶面竖向压应变作为响应因素建立响应面优化模型。研究表明:面层的厚度对永久变形量、疲劳开裂次数和路基顶面竖向压应变有显著的影响,而级配碎石基层厚度对三大指标影响较小。     

基于正交试验的螺纹剪切系统参数优化设计

为获得螺纹剪切碰撞吸能系统的最佳尺寸,以达到碰撞设计要求,应用正交试验设计方法,以螺纹高度、螺纹宽度、剪切高度及螺距这4个尺寸参数为设计变量.每个设计变量选取4个设计水平,对螺纹剪切系统的16种参数组合进行了碰撞仿真实验,并分析了实验结果.分析结果表明,剪切高度对评价指标有显著影响.仿真实验结果表明,所选的螺纹剪切系统结构最优参数组合满足碰撞设计要求.     

基于响应面法发动机支架的优化分析

运用响应面法,以提高发动机支架的强度、刚度为目标,在极限工况下对发动机支架进行了优化分析,找出其最优设计值,分析表明:在涉及结构参数、设计要求、优化目标函数等多变量情况时,该方法能得到较好的优化结果。     

基于ABAQUS的机场刚性道面结构有限元模型

应用有限元软件ABAQUS对Winkler地基上四边自由单块板在飞机轮载作用下的应力和挠度的收敛性进行了分析, 确定了有限元模型应采用的单元类型、网格密度和平面尺寸。按照贡献面积刚度分配原则, 通过在相邻混凝土板侧面的对应结点设置弹簧单元, 模拟接缝集料嵌锁或传力杆的传荷作用, 建立了板-接缝-基础道面结构体系3D有限元模型, 并对比分析了有限元模型计算的接缝传荷系数与已有回归模型的预估结果。比较结果表明: 在基于ABAQUS的刚性道面有限元模型中, 考虑层间接触时, 各结构层宜采用二次积分单元C3D27或C3D27R, 相应的单元尺寸应不超过板厚的1/2, 模型的平面尺寸需大于4倍相对刚度半径, 接缝传荷作用可采用弹簧单元SPRING2进行模拟, 接缝刚度可按照结点贡献面积进行分配。     

基于正交试验的钢纤维水泥混凝土路面配合比的优化设计

通过设计正交试验,利用趋势图法分析砂的质量分数、纤维的体积分数、水灰质量比等各因素对混合料抗折强度的影响规律;采用极差法得出各因素对混合料强度的影响程度,最终确定了混合料的最佳配合比,研究成果可为工程建设实践提供参考。     

基于试验设计的空调管路结构参数优化设计

针对空调管路的振动问题,提出了一种降低管路振动响应,提升管路抗振性能,轻量化管路的优化设计方法.利用正交试验挑选出对管路振动最大位移和管路振动最大应力有显著影响的结构参数,并拟合了显著结构参数与管路振动最大位移、管路振动最大应力及管路质量的二阶响应面模型,采用非劣排序遗传算法对响应面模型进行多目标求解并筛选出最优解.优...     

基于响应面分析法优化芬顿处理废乳化液

为了确定芬顿氧化处理乳化液的最佳工艺条件,在单因素实验基础上,以化学需氧量(COD)的去除率为指标,用响应面法优化其反应条件,研究了初始pH、FeSO₄投加量、n(H₂O₂)∶n(FeSO₄·7H₂O)和反应时间4个因素对芬顿反应的影响,建立COD去除率与4个相关因素的回归方程,结果表明：该二次方程得到了高度拟合,并且利用响应面分析法得到的响应预测值与实验数据吻合较好。经过芬顿氧化法处理后,乳化液的COD质量浓度从7.0×10⁴ mg/L降至1.8×10⁴ mg/L,去除率达到75%。芬顿氧化法的强氧化性可以将乳化液中的大分子污染物降解为小分子物质,提高其可生化性,为后续处理提供了可行性。     

基于响应面法的双前桥转向机构参数优化

针对某重型双前桥转向汽车轮胎磨损严重的问题,运用Adams/View建立了该型汽车双前桥转向机构的运动学模型,对其进行了运动学及转向性能仿真分析。针对第二桥车轮实际转角与理想转角之间差异较大的问题,采用灵敏度分析的方法,找出对转角差异影响较大的因子,在Adams/Insight中,使用响应面分析方法,对双前桥转向机构的参数进行了优化。对比优化前后的转角差异可知,实际转角与理想转角之间的差异得到了有效控制,从而降低了轮胎的磨损。     

基于支持向量机响应面法的连续刚构桥可靠度

针对连续刚构桥结构可靠度分析过程中功能函数不能显示和功能函数拟合时试验样本过多等问题,提出了一种结合支持向量机回归功能与响应面法的可靠度算法。该算法将支持向量机的良好性能(如：处理小样本、高维及非线性)和响应面法的优点(如：直观和高效等)结合在一起。以某连续刚构桥为例,计算了该桥中跨挠度失效模式下的可靠指标。对该失效模式下可靠度参数的敏感性进行了分析,得出了有益的结论。     

基于改进响应面法和Matlab-Adams的麦弗逊悬架优化

基于Adams和Matlab应用改进响应面法对悬架结构参数进行了优化。在Adams/Insight软件中进行了设计参数的灵敏度分析。针对灵敏度较大的设计参数,建立了车轮定位参数在车轮跳动过程中最大变化量的二阶响应面近似数学模型,并对该模型进行了可靠性分析。应用编程实现对响应面数学模型的优化求解,对优化前后的仿真结果进行了对比。对比结果显示了该方法具有较好的准确性和有效性。     

基于静力响应面的混凝土梁桥有限元模型修正

研究基于中心复合设计的静力响应面法在桥梁有限元模型修正中的具体应用.桥梁结构的静力测试受干扰小、过程明确,具有较高的精度和稳定性.以静载试验挠度为响应,进行中心复合设计,拟合能模拟响应与因子间的曲面函数关系的二阶响应面模型.通过调整坐标轴样本点的取值使中心复合设计具有正交性.以方差分析定量判定回归方程和因子的显著性,并通过剔除不显著因子提高响应面模型的精度.对三跨连续梁抗弯刚度的修正结果表明:基于静力测试的二阶响应面模型,对梁桥有限元模型的修正精度能满足工程要求.     

基于RBF近似模型的磁悬浮轴承结构优化设计

主动磁悬浮轴承（active magnetic bearing,AMB）-转子系统中,转子质量分布上的不平衡引起不平衡振动,为提高系统的稳定性、减小转子在一阶弯曲临界转速处的不平衡振动,建立了考虑不平衡力和不平衡磁拉力的磁悬浮柔性转子机电一体化模型,并结合径向基（radial basis function,RBF）神经网络算法,得到转子振幅关于磁悬浮轴承结构参数的近似模型;以振幅最小为目标,通过参数灵敏度分析和多岛遗传算法（multi-island genetic algorithm,MIGA）对磁悬浮轴承进行结构优化设计. 数值仿真结果表明:在一定范围内增大磁悬浮轴承的偏置电流、磁极面积、线圈匝数,减少单边气隙能够增大系统阻尼,可以降低一阶弯曲临界转速处的不平衡振动幅值,优化后不平衡振幅较优化前减少近50%.      

自卸车货箱多学科优化设计

对某自卸车货箱进行包括线性静力和振动模态的多学科优化,并对优化结果进行了稳健性设计,确定了在随机误差影响下多学科优化结果的可靠性。首先建立了自卸车货箱的有限元模型,通过灵敏度分析筛选设计变量;其次应用试验研究方法采集试验样本并拟合各个响应的响应面,基于响应面优化计算获得多学科优化的最优解;最后通过稳健性分析确定了优化结果的可靠性。经过多学科优化设计,自卸车货箱在刚度、强度、第一阶模态频率不降低的情况下,质量减少8%。