用正交设计法优选唾液酸测定方法中的最佳条件

本文用一种多因素、多水平比较试验效果的优选方法,即正交设计法,在Aminoff改良法测唾液酸的基础上,参考有关资料,对实验中有关影响因素采用四因素、三水平条件比较和选择实验,进行全面交叉配合。从正交实验结果优选出各种最佳实验条件,按优选出的实验条件测定血清唾液酸,不仅提高了实验灵敏度,而且显色稳定、线性良好,准确度平均为97.8％,精确度为2.75％。     

模拟退火算法在轨道车辆司机室蒙皮成形工艺参数优化中的应用

蒙皮拉延成形中涉及到的工艺参数众多,取值区间不连续,难以通过单因素优化方法获取生产所需的最优工艺参数组合。提出了一种基于响应面模型和模拟退火算法的蒙皮成形工艺参数组合优化方法。以轨道车辆司机室蒙皮为例,根据产品需求和生产工况设计了工艺参数组合,通过有限元仿真方式获取了不同工艺参数组合下工件成形效果,建立了回弹量、最大应力与工艺参数组合之间的响应面模型;通过模拟退火算法,在工件不断裂前提下,将工件成形后的回弹量由前期工艺试制时的32 mm降低至6.89 mm,并获取了最小回弹量对应的工艺参数组合。采用优化后的工艺参数组合指导工艺试制,成形件满足试制工艺条件,且回弹量的试验结果和优化结果相吻合。结果表明:该蒙皮成形工艺参数优化方法可以有效降低工件成形后的形状误差,并为后续模具型面补偿提供依据。     

基于BP神经网络的盾构主轴承激光熔覆形貌预测研究

本文主要围绕盾构机主轴承激光熔覆修复工艺,针对工艺参数对熔覆区域映射难以表征的问题,为实现通过工艺参数预测单道次熔覆区域形貌尺寸以进一步提高整体熔覆区域性能,提出基于BP神经网络的主轴承激光熔覆工艺形貌预测模型。首先,以42CrMo轴承钢作为基体、stellite6作为熔覆粉末材料开展3因素4水平正交试验,并以熔高、熔宽、熔深作为指标;然后,以正交试验所得指标以及工艺参数为数据基础,设计并训练BP神经网络模型;最后将预测得到的形貌尺寸与实际尺寸进行对比并求出两者之间的误差。通过分析试验结果,发现模型对于熔高、熔宽预测误差在2%以内,而对于熔深的预测效果较差。分析结果认为网络模型的权值由于数据的局限性陷入了局部最优解。     

基于试验设计的结构损伤概率诊断方法

基于结构损伤识别问题的求解特点,将试验设计引入损伤识别过程,提出基于均匀试验设计的结构参数识别及损伤概率诊断方法.首先通过响应面拟合获得结构响应和待识别参数之间的显式表达式,然后据此进行参数识别问题的求解,以提高参数识别问题的求解效率并降低其求解难度.在此基础上提出结构损伤的概率诊断方法.根据一斜拉桥结构的损伤识别算例对本文方法和传统损伤识别方法进行对比研究.研究结果表明,所提出的方法能够显著提高损伤识别的求解效率,并能够在观测噪声水平较高的条件下实现损伤的准确定位及损伤程度识别.本文的方法和思路可为结构损伤识别提供一种可行途径.     

基于微分进化算法的列车吸能方管结构耐撞性多目标优化设计

采用正交试验设计方法及碰撞计算程序,得出了均匀分散并整齐可比的试验数据点.提出了利用无约束微分进化算法来构建不同的回归模型,并结合方差分析技术选出最优模型的方法,解决了传统单目标优化设计只能对其中一个目标进行优化和传统响应面法利用最小二乘得出回归模型过程中因矩阵奇异而导致拟合精度达不到要求的问题.采用动态调整控制参数策...     

基于有限元响应面法的隧道衬砌可靠度分析

文章介绍了有限元响应面法的基本原理。结合具体的隧道工程,在考虑隧道长期安全性条件下,运用有限元响应面法对确定的最危险截面进行了数值分析,拟合出荷载效应的响应面方程,而后运用概率论的知识由响应面方程求出响应面函数的统计特征。采用推荐的分位值法并结合公路隧道设计规范给定的极限状态方程,计算出隧道衬砌可靠度指标。计算结果对确定公路隧道长期安全性的可靠度水平具有一定的参考价值。     

铁道车辆车轮踏面反向优化设计方法

根据不同类型踏面外形、轮径差的变化和接触点分布特征,给出一种标准踏面反向优化设计方法。由给定轮轨初始接触点位置和轮对在不同横移量下的轮径差信息,结合参考的踏面外形,建立踏面反向设计的最优化模型,并通过了S1002CN和LMA踏面反向设计验证。验证结果表明,不同优化参数下得到的不同设计踏面外形,均满足初始接触点位置和轮径差的要求,但不同轮对横移量下的轮轨接触点分布不一致。分析设计踏面和参考踏面外形的误差及其接触点分布,得到最优踏面优化参数。在最优踏面优化参数下,设计的S1002CN踏面外形最大误差0.26mm,设计的LMA踏面外形最大误差0.2mm。在最优踏面优化参数的基础上,可任意修改轮径差曲线和轮轨初始接触点位置,得到修改后的车轮踏面外形,从而验证踏面反向设计方法的准确性和适应性,可为新型踏面设计提供参考和指导。     

复线线路的线型设计与整体优化

介绍了复线铁路线型几何设计的方法和平，纵面整体优化设计的方法，从理论上证明了铁路线路平、纵断面整体优化设计可以分为两步，纵断面优化和平面优化，这两步交替运行就可得到最优解。     

铁路桥梁弹塑性护栏设计及 碰撞仿真研究

提出一种适用于高速铁路桥梁弹塑性护栏设计,由立柱、吸能块和横梁组成。以3个组成部分的壁厚为设计变量,以吸能量和最大峰值力为目标响应,通过数值仿真得到优化拉丁超立方试验设计的样本空间。基于最小二乘法构建关于目标响应的三阶多项式响应面模型,通过多目标遗传算法对弹塑性护栏各组成部分的壁厚进行优化设计。以多目标优化设计的"平衡解"为弹塑性护栏的壁厚尺寸,建立简化的列车-弹塑性护栏-桥梁有限元模型,通过仿真对比现有防护墙和弹塑性护栏对脱轨列车的防护性能。研究结果表明:弹塑性护栏可以降低列车的撞击力,同时可以吸收部分碰撞能量。     

基于双响应面的地铁车辆底架稳健优化设计

为了减少地铁车辆底架优化过程中由于不确定性因素引起的目标响应分散性问题,利用双响应面模型对其进行稳健优化设计。首先利用Monte Carlo方法筛选出对目标响应影响较大的设计变量,进行拉丁超立方抽样得到设计变量及目标响应的样本点;再运用最小二乘法对样本点进行拟合,求得目标响应的多项式响应面函数,对其进行均值估计和方差估计,得出均值和方差的响应面函数;最后以方差函数最小为优化目标,以均值函数为约束条件建立稳健优化模型,采用内点法对其进行优化求解。研究结果表明,通过双响应面模型进行稳健优化后底架结构的抗外界因素干扰能力提高,并且强度得到改善,质量减小。     

2种响应面方法在车轮踏面优化中的应用分析比较

首次将响应面方法应用到车轮踏面优化中。分别基于多项式响应面车轮踏面优化方法和高斯径向基函数响应面车轮踏面优化方法,用C++语言编写优化软件模块,实现在C++环境中调用多体动力学软件ADAMS/Rail进行轨道车辆系统的动力学仿真分析;将动力学仿真分析得到的数据反馈给车轮踏面优化软件模块,完成整个优化设计的循环过程。分析比较这2种响应面方法在车轮踏面优化中应用的结果表明,2种响应面方法非常适合于车轮踏面优化,而且收敛速度快;从磨耗指数的优化来看,用2种响应面方法对200 km.h-1客车车轮踏面进行优化后,新车轮踏面较原车轮踏面的磨耗指数降低52%左右,说明对磨耗指数的优化非常有效。在优化计算时间方面,多项式响应面车轮踏面优化方法为50 566 s,高斯径向基函数响应面车轮踏面优化方法为16 449 s;在1次试验设计的试验次数方面,多项式响应面车轮踏面优化方法为77次,而高斯径向基函数响应面车轮踏面优化方法只有25次。在车轮踏面优化中高斯径向基函数响应面方法优于多项式响应面方法。     

应用响应面方法进行200km/h转向架阻尼器参数的优化研究

以我国铁路应用的 2 0 0km/h客车为实例 ,应用响应面优化方法 ,进行 2 0 0km/h转向架悬挂系统的阻尼器参数优选。首先应用ADAMS/Rail进行 2 0 0km/h客车的动力学仿真计算 ,将计算结果与试验比较 ,验算了模型的准确性。然后 ,应用响应面优化法对其阻尼参数进行优化 ,将得到的最优参数应用到ADAMS建立的仿真模型中 ,得到了更好的舒适性     

功率模块铜线键合工艺参数优化设计

为了提高功率模块铜线键合性能，采用6因素5水平的正交试验方法，结合BP (Back Propagation)神经网络与遗传算法，提出了一种铜线键合工艺参数优化设计方案。首先，对选定样品进行正交试验并将结果进行极差分析，得到工艺参数对键合质量的影响权重排序。其次，运用BP神经网络构建了铜线键合性能预测模型，并通过遗传算法对BP神经网络适应度函数求解，得到了工艺参数的最优值。将BP-遗传算法与传统优化方法的优化结果进行对比，发现经BP-遗传算法优化后的铜线键合工艺稳定性提升更加明显。最后，对功率模块进行了功率循环试验，结果表明经BP-遗传算法优化后的模块功率循环能力得到显著提升。     

基于径向基函数响应面方法的大跨度斜拉桥有限元模型修正

采用ANSYS有限元软件建立某大跨度斜拉桥试验室物理模型的三维有限元模型.基于灵敏度分析,选取模型待修正参数和用于模型修正的特征量.采用实验设计方法生成数样本,通过有限元分析提取对应的特征量信息,进而建立待修正参数与特征量关系的径向基函数响应面模型.通过对响应面模型的拟合误差分析,确定径向基函数的最优形状参数.以斜拉桥自振频率和静态索力构建目标函数.基于建立的响应面模型,采用遗传优化算法进行有限元模型修正.结果表明,采用径向基函数响应面模型拟合斜拉桥设计参数与特征量之间的隐式关系有较高的精度;基于仿真数据的模型修正有较高的精度,基于试验数据的模型修正能得到合理的结果,该方法可有效地修正复杂桥梁结构有限元模型.     

基于安全裕量的列车车体轮廓线设计

结合CJJ 96—2003《地铁限界标准》,对车体外轮廓线进行研究,形成以安全裕量为约束的车体外轮廓设计线,并以Matlab软件为平台开发一套供设计人员使用的设计工具。当限界条件或与车体限界计算相关的参数改变时,软件可以实时响应得出车辆限界的变化量并在限界图中表示;如果计算出的安全裕量小于给定安全裕量,程序将对车体初始外轮廓线进行迭代,直到满足给定安全裕量为止。     

铁道车辆承载吸能结构优化研究

为得到具有理想耐撞性能的铁道车辆承载吸能结构,分别基于多项式响应面法的二次响应面模型、四次响应面模型和Kriging法的响应面模型等3种代理模型,构造承载吸能结构的比吸能SEA及比吸能与撞击力峰值之比REAF关于设计参数的二次、四次和Kriging法响应曲面,结合遗传算法整体寻优分别得到这3种代理模型的SEA和REAF的最优值.对比分析结果表明:Kriging法响应面模型的拟合精度高于多项式的二次和四次响应面模型,四次响应面模型的拟合精度次之;但是Kriging法响应面模型拟合曲面没有多项式响应面模型的光滑,其原因是Kriging模型采用的局部插值方法虽能提高模型拟合精度、却不利于降低模型拟合过程中的数字噪声;整车车体碰撞仿真表明,承载吸能结构优化后的整车车体具有更好的耐撞性能.     

大跨度悬索桥设计中几个关键问题

就正交异性板桥面设计、工地连接方法等方面，结合实际，总结经验。     

铁路线路参数化设计的几点思考

我国幅员辽阔,地形地貌及地质条件复杂多变,灵活运用设计规范进行线路平剖面设计对于提高工程设计的技术经济合理性有着重要的意义;是实现工程设计总体性和系统性最优的基本保证;在遵从设计规范基本规定的前提下,采用参数化设计以解决工程设计中遇到的具体问题,改变仅仅套用规范式的设计思路及方法,引导设计人员建立参数化设计的理念。依据设计规范规定的计算参数,借助计算机辅助设计手段,可灵活解决同心圆、改变线间距、控制条件下的缓和曲线长度及坡段长度等平剖面设计中的一些问题,使线路设计更好地适应工程设计要求,可实现工程技术经济科学合理、系统最优,总体上提升工程设计质量,不断提升对于设计规范的应用水平。     

高速列车头型拓扑结构对气动力的作用规律研究

为了得到高速列车头型关键设计部位的拓扑结构对列车气动性能的作用规律,减少头型概念设计时的盲目性,本文以数值模拟和正交试验设计为分析工具,研究高速列车头型的长度、纵剖面型线、水平剖面型线、排障器外形、司机室玻璃形状和车体横截面形状对列车气动阻力和尾车气动升力的影响。将头型的6个设计部位均划分为5种不同的拓扑类型,研究各设计部位拓扑结构的变化对列车气动性能的影响,选取3个影响度最大的设计部位,通过有交互作用的正交表分析不同部位拓扑结构的耦合作用对列车气动性能的影响。得到列车头型各主要设计部位的拓扑结构对列车气动性能的作用规律,给出针对不同气动指标进行头型设计时的合理拓扑结构。     

基于响应面方法的车钩缓冲器特性曲线优化分析

为了更加真实地反映车钩缓冲器实际工作状态和进行缓冲器特性曲线优化,提出采用列车纵向动力学系统对缓冲器的特性曲线进行分析。在优化方面,从响应面方法的基本原理出发,建立响应面的子区域构造方法,运用凝聚函数和惩罚技术处理约束的遗传算法求解加约束条件的二次响应面最优解。以大秦线实际线路、列车编组以及列车纵向动力学性能为优化计算的条件,结合缓冲器数值模型建立缓冲器特性曲线的优化模型,运用所提出基于遗传算法的响应面方法对重载列车缓冲器特性曲线进行优化求解。结果说明所提方法对求解缓冲器特性曲线的优化问题非常有效。