面向渐开线齿轮加工的指形铣刀三维参数可视化设计

针对指形齿轮铣刀关联参数较多,设计计算复杂,传统的手工设计具有工作量大、效率低、精度难以保证且易出错的不足,利用共轭曲面的数字仿真原理,建立渐开线齿轮加工用指形铣刀廓形的仿真计算模型,给出具体的求解过程;基于VC++语言对SolidWorks三维建模软件的二次开发,编制指形铣刀的三维参数可视化设计软件,将理论计算与几何造型结合在一起.该软件具有设计计算准确、高效,结果清晰直观的优点,可为相关企业的实际应用提供便利.     

对流换热系数的反求方法

针对对流换热系数影响因素多,求解困难,传统的数值计算多采用试凑法,人工修改对流换热系数,使最后边界温度的计算值与测量值吻合,但是收敛缓慢耗费人工.基于反问题分析原理,结合无约束优化思想,提出了一种求解对流换热系数的方法,解决了这一问题.     

约束优化问题的多参量遗传算法

约束优化问题的传统求解方法是拉格朗日乘子法，函数的可导性和多峰性常常成为求解过程中的难题。遗传算法的并行搜索为这类问题的求解提供了一种新的途径。为了提高计算效率，有学者提出用两级遗传算法分别解决拉格朗日乘子入及优化参数的求解问题。用多参量遗传算法可以同时解决两级优化的遗传算法，把分级优化的参数同时编码，就把两级优化转化为一级优化。经试验该算法虽不能使优化算法的计算时间大大降低，却可以使程序设计工作相对简化，同时使遗传算法程序更具通用性。     

考虑打磨量的重载钢轨打磨廓形优化设计

为在重载钢轨打磨廓形优化设计中最小化钢轨打磨量，建立了打磨量的钢轨廓形对齐及计算方法，设计以轮轨磨耗指数、轮轨接触应力以及钢轨打磨量为优化子目标的综合优化评价模型，并对不同优化策略的优化结果进行了分析. 首先，通过矩阵旋转变换、曲线拟合及样条插值等理论建立钢轨廓形自动对齐算法，并计算目标廓形打磨量；其次，考虑轮轨磨耗指数、接触应力以及钢轨打磨量，建立综合优化目标函数，采用遗传算法并联合车辆轨道动力学仿真模型求解优化钢轨打磨廓形；最后，运用所建立的钢轨廓形优化设计模型计算分析不同优化策略的设计结果. 研究结果表明:同时考虑轮轨磨耗、轮轨接触应力和钢轨打磨量，优化后曲线外、内轨廓形平均磨耗指数相比初始廓形下降68.9%，内轨接触应力下降39.1%，打磨量下降21.8%，优化效果最佳；只考虑轮轨磨耗和接触应力时，优化后曲线外轨廓形磨耗指数和内轨接触应力下降较为明显，但打磨量下降速率相对较慢，仅为11.3%；只考虑打磨量时，优化后钢轨廓形打磨量下降最快，为24.4%，但轮轨接触应力显著变大.      

对流换热系数的反求方法

针对对流换热系数影响因素多，求解困难，传统的数值计算多采用试凑法，人工修改对流换热系数，使最后边界温度的计算值与测量值吻合，但是收敛缓慢耗费人工．基于反问题分析原理，结合无约束优化思想，提出了一种求解对流换热系数的方法，解决了这一问题．     

基于遗传算法的约束优化方法评述

用遗传算法求解无约束优化问题已经取得了成功,但如何处理有约束优化是其面临的问题之一,目前处理这一问题没有一致适用的方法,最常用的处理约束方法是惩罚函数法,也有一些其它方法,本文对近几年出现的几种方法进行了进行了介绍,并评述了它们的优缺点。     

考虑弹流润滑的圆柱滚子轴承多目标智能优化设计

基于弹性流体动力润滑理论,以额定动载荷最大和膜厚比最大为目标函数,通过对圆柱滚子轴承多目标优化数学模型的研究,应用退火罚函数方法将其转化为无约束单目标优化问题.采用遗传算法求解含连续及离散变量的优化设计问题,同时针对遗传算法的局限性,采用了实数编码,调整了适应函数,设计了基于确定性准则的杂交算子和变异算子,借鉴了优解保留策略,结合模拟退火算法,形成了遗传模拟退火算法,该算法发挥了模拟退火与遗传算法各自的特点.算例表明了该优化方法的有效性.     

生产调度问题的新算法

生产调度问题是一个典型的整数规划问题,但随着求解规模的增大,用传统方法求解存在着严重的不足。提出运用遗传算法实现生产调度的优化求解,并在选择算子中引进蚂蚁算法的信息素思想,对问题求解具有普遍的指导意义。     

基于最小有向距离算法的刀具轨迹计算

本文针对复杂曲面加工中存在的刀具轨迹计算和干涉判断复杂的问题,将最小有向距离算法应用于复杂曲面的加工中。通过对曲面加工原理分析,将求刀触点的问题转化为数学规划问题。实验证明该方法有对曲面适应范围广,计算量小、计算速度快等特点,适用于复杂曲面的加工。     

基于遗传算法的切割路径优化

将遗传算法用于求解加工路径优化问题．针对加工路径优化目标，即零件加工轨迹应走过零件所有内外轮廓且路径最短，给出了非确定型的多项式数学模型，并根据优化目标将其简化为点与点之间的优化．用遗传算法对加工路径优化进行了遗传编码，并对75个零件排样进行了计算机仿真计算．仿真结果显示，最优值（37129mm）为初始值（43622mm）的85％，表明该算法可行。     

遗传算法在目标规划中的应用

利用遗传算法用于项目群优化数学模型进行了新研究，提出了多目标遗传算法。计算结果说明遗传算法是求解多目标问题的有效方法。     

基于双重遗传算法的工件流与刀具流综合调度优化

为解决柔性制造系统中工件流与刀具流并存情况下的调度优化问题,以用完成时间最短为目标,建立了工件流-刀具流综合调度数学模型,提出了双重遗传算法并对模型进行优化求解.外层遗传优化求解可行工序加工序列,内层遗传优化进行最优可行刀具分派方案的搜索,搜索结果的适应度则作为外层优化解的评判标准.实例分析结果表明:双重遗传算法在取得各工件优化排序的同时,还获取了各类刀具的优化分派,与传统的规则调度相比,系统的完工时间及等刀时间分别减少了19.7%和20.4%.     

钢轨铣磨车60D廓形刀盘设计和验证研究

钢轨铣磨是一种有效修复钢轨廓形、消除轨面伤损的作业方法.铣磨对钢轨廓形的修复是通过将刀粒根据目标钢轨廓形排列在刀盘上,再由铣磨车驱动刀盘沿轨面纵向铣削来实现的.钢轨铣磨的廓形依赖于铣磨刀盘上刀粒的排列布局.根据逆向工程设计原理,采用3D扫描技术还原铣磨车刀盘及其刀粒组合特征;结合钢轨打磨60D设计廓形对刀粒在刀盘上的布...     

遗传算法在求解背包问题中的应用

对决策优化的经典背包问题进行了研究,提出了应用遗传算法对该模型进行求解.两例背包问题实例研究表明,遗传算法优化结果较其它方法都更合理.     

采用元胞遗传算法的轨道交通接运公交线路优化

轨道交通和常规公交是城市公共交通系统中最重要的两个组成部分,它们之间的接驳效果直接影响到城市公共交通系统的整体运营效率,由此形成公交接运线路的优化问题(FBNDP)。基于接驳公交线网的既有模型研究,综合考虑接运效率、乘客出行成本等因素建立接驳公交线网的数学模型;基于既有模型特点和求解方法,提出采用元胞遗传算法对该模型进行求解的方法。以兰州市轨道交通1号线"西关十字"和"省政府"两站周围的接驳线网布设为研究对象,分别采用经典遗传算法和元胞遗传算法对优化模型进行计算。对比结果表明:在迭代次数和求解目标函数上元胞遗传算法都要优于经典遗传算法,从而证明元胞遗传算法用于接驳线网优化问题具有可行性。     

桁架结构拓扑优化的微粒群算法

为了解决有应力和位移约束的桁架结构的拓扑优化问题,将微粒群算法用于桁架结构拓扑优化.用罚函数法将应力和位移约束下的结构优化问题转化为无约束优化问题,用微粒群算法迭代计算.为了证明此方法的可行性,给出了2个具有应力和位移约束的桁架结构拓扑优化的算例.计算结果表明,微粒群算法与现有算法获得的桁架结构拓扑优化结果一致.     

基于改善轮轨共形度的60 kg/m钢轨廓形优化

重载铁路及客货共线铁路运营条件下,轮轨磨耗问题尤为突出.为了有效减缓轮轨磨耗发展,以不同接触条件下轮轨廓形共形度最优为原则,设计目标函数及约束条件,建立钢轨廓形非线性优化数学模型,并基于序列二次规划法进行求解,提出60 kg/m钢轨廓形的优化方案;从轮轨接触几何关系、车辆-轨道系统动力作用、磨耗的角度对优化廓形的优化效果进行了对比分析.结果表明：1）所提出的60 kg/m钢轨优化廓形相对于原始廓形使目标函数值降低了50%,与LM车轮廓形具有更高的共形度水平;2）优化廓形的轮轨接触点分布更为均匀,在轮对横移量较小的条件下轮径差更小,在轮对横移较大的条件下轮径差更大;3）优化廓形对车辆运行安全性和平稳性无显著影响,可有效增大轮轨接触面积达11.24%,降低接触应力达20.42%,减缓轮轨磨耗发生发展速率.     

基于遗传算法的列车端部桁架优化设计

为实现列车端部桁架优化设计,提出了一种将ANSYS和遗传算法有机结合的优化设计方法,该方法是将模型用批处理命令流(APDL)描述,在命令流文件中定义优化目标,设计变量及约束条件,然后遗传算法(GA)把ANSYS的前处理模块作为计算黑箱进行后台调用,从而对吸能结构进行优化设计.以桁架为应用对象,给出了该方法对桁架吸能结构优化设计的全过程,证实把遗传算法引入复杂结构的大规模优化计算是可行的.     

遗传算法在运输问题中的应用

提出一种求解单目标问题的新算法。算法充分利用遗传算法内在的并行性,避免了用单纯形法求解该问题出现的并行性差,求解整数问题的矛盾。算法中设计的杂交及变异算子对使用遗传算法求解矩阵约束的优化问题有普遍的指导意义。     

过度磨耗钢轨的打磨廓形设计方法

针对过度磨耗钢轨的打磨，提出一种以圆弧切点为关键参数的钢轨廓形设计方法；以轮轨接触位置为优化区域，以钢轨磨耗和打磨材料去除量作为优化目标函数，以廓形边界范围、凹凸性、脱轨系数和轮轨横向力为约束条件，建立磨耗钢轨打磨设计廓形多目标函数；集成多元模拟退火寻优算法进行求解；为了得到能代表重载线路曲线区段的钢轨廓形，作为优化的输入数据，采用最小二乘距离算法、算术平均算法、加权平均算法和散点重构算法得出4种钢轨代表廓形；使用Pearson相关系数、Kendall秩相关系数和Spearman秩相关系数计算出4种算法的钢轨代表廓形与实测廓形接触点概率分布曲线的相关性，取相关性最高的代表廓形为等效重载线路曲线区段的实际廓形；对某重载线路过度磨耗钢轨的经济性打磨廓形以及采用圆弧型廓形设计方法的优化廓形进行分析。分析结果表明:优化廓形与现场打磨廓形相较，截面廓形磨削量减少69.56 mm2，下降64.98%，脱轨系数小幅增大，轮轨横向力基本不变，轮对横移变化较小，曲线通过性能相近，80万次通过量下的磨耗面积增加2.19 mm2，钢轨的磨耗速率略微增大，整体仍延长了钢轨寿命。