單工序鍛造過(guò)程預(yù)制坯多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)

采用目標(biāo)規(guī)劃法對(duì)某實(shí)際工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)重量和翼梢位移進(jìn)行了結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)分析該工程結(jié)構(gòu)的有限元模型,建立了其結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化的目標(biāo)規(guī)劃模型,并在給定載荷下利用擬合搜索策略對(duì)該模型進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算,得到了最滿(mǎn)意結(jié)構(gòu)尺寸。證明了目標(biāo)規(guī)劃法在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用的有效性。

在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,首次考慮疲勞斷裂因素的影響,建立了以結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度、疲勞、斷裂、振動(dòng)性能為模糊約束條件,以結(jié)構(gòu)重量、疲勞壽命和斷裂壽命為多個(gè)目標(biāo)的結(jié)構(gòu)多目標(biāo)模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。以此模型對(duì)一雙梁式平直機(jī)翼進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)結(jié)果表明:模糊多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)得到了比確定性多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)更小的翼梁總截面積;模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)放寬了對(duì)約束條件的限制,材料得到了更加有效的利用。

多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)各分目標(biāo)間的矛盾性和不可公度性增加了解決問(wèn)題的難度,常規(guī)求解多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法一般只能求出問(wèn)題的有效解,而得不到設(shè)計(jì)的最優(yōu)結(jié)果。該文以蝸桿傳動(dòng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)為例,采用改進(jìn)的遺傳算法求得若干有效解后,根據(jù)模糊理論中的相似優(yōu)先比法從中確定出最有效解,即最優(yōu)解,并可排出它們的優(yōu)劣順序。

為優(yōu)化導(dǎo)流明渠設(shè)計(jì)方案,以明渠底板高程為設(shè)計(jì)變量,基于施工導(dǎo)截流系統(tǒng)的整體視角,從明渠導(dǎo)流工程成本、施工強(qiáng)度及導(dǎo)截流風(fēng)險(xiǎn)三方面入手,構(gòu)建施工導(dǎo)流明渠多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型;采用線性加權(quán)和法將模型中的子目標(biāo)函數(shù)耦合為單目標(biāo)函數(shù),運(yùn)用粒子群算法求解模型.基于某水電工程實(shí)例,仿真分析明渠底板高程與導(dǎo)流工程成本、施工強(qiáng)度及導(dǎo)截流風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)聯(lián)特性,通過(guò)曲線估計(jì)擬合其函數(shù)關(guān)系式.在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)明渠底板高程的優(yōu)化調(diào)整,驗(yàn)證了模型的可行性及有效性.結(jié)果表明:提出的優(yōu)化模型能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)流工程成本、施工強(qiáng)度及導(dǎo)截流風(fēng)險(xiǎn)的綜合考慮,尤其是考慮施工截流風(fēng)險(xiǎn)對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響,能夠有效地降低截流風(fēng)險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)損失.

在對(duì)江南水鄉(xiāng)地區(qū)現(xiàn)狀調(diào)研及分析的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了針對(duì)村鎮(zhèn)住宅的多目標(biāo)優(yōu)化通風(fēng)評(píng)價(jià)體系,通過(guò)開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)計(jì)算模塊,實(shí)現(xiàn)了評(píng)價(jià)體系的數(shù)字化,并通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)了重復(fù)運(yùn)算步驟的自動(dòng)運(yùn)行,可以快速比選建筑設(shè)計(jì)方案;然后在案例分析的基礎(chǔ)上探討了數(shù)字技術(shù)對(duì)建筑設(shè)計(jì)的影響。

鋼框架結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)——在鋼框架設(shè)計(jì)理論及結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論的基礎(chǔ)上，應(yīng)用matlab編程對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化分析，得出結(jié)構(gòu)優(yōu)化后相關(guān)數(shù)據(jù)，證實(shí)了鋼框架結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的可行。兩個(gè)優(yōu)化目標(biāo)分別為：反應(yīng)結(jié)構(gòu)抗震性能的總應(yīng)變能最大化和反應(yīng)結(jié)構(gòu)造價(jià)的...

針對(duì)雙橫臂獨(dú)立扭桿彈簧懸架的特點(diǎn),運(yùn)用多體動(dòng)力學(xué)的理論建立了某商務(wù)車(chē)獨(dú)立懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型和仿真模型,基于遺傳算法開(kāi)發(fā)了多目標(biāo)的優(yōu)化程序,通過(guò)adams/solver和外部程序的接口文件實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸。將優(yōu)化前仿真結(jié)果與優(yōu)化后得到的仿真結(jié)果進(jìn)行了性能對(duì)比,結(jié)果表明,優(yōu)化后的仿真結(jié)果有效地改善了懸架的性能。該方法和傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法相比,優(yōu)點(diǎn)在于能提高精度和效率。

以螺旋彈簧的給定剛度變化最小、自振頻率最大和質(zhì)量最小為設(shè)計(jì)目標(biāo),綜合考慮優(yōu)化設(shè)計(jì)中的隨機(jī)因素,建立了基于穩(wěn)健性的多目標(biāo)優(yōu)化模型,并在科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言matlab中編程求解.通過(guò)液壓閥螺旋彈簧設(shè)計(jì)實(shí)例的分析說(shuō)明,多目標(biāo)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)提高了設(shè)計(jì)目標(biāo)的穩(wěn)健性,一定程度上提升了液壓閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性.

現(xiàn)有多型腔注塑模流道優(yōu)化設(shè)計(jì)通常對(duì)該復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化處理,僅將熔體流動(dòng)平衡或低生產(chǎn)成本作為優(yōu)化目標(biāo),缺乏準(zhǔn)確而全面的設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣評(píng)價(jià)指標(biāo),難以獲得真正最優(yōu)的流道設(shè)計(jì)方案。針對(duì)此問(wèn)題,提出采用變粒度策略來(lái)處理注塑模流道優(yōu)化設(shè)計(jì)這一多目標(biāo)多約束的復(fù)雜工程優(yōu)化問(wèn)題,在保證各型腔制品質(zhì)量均衡性的同時(shí)兼顧注塑生產(chǎn)的成本和效率,建立不同粒度的注塑模流道多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型,在設(shè)計(jì)初期利用粗粒度模型快速獲取通向整體最優(yōu)解的方向,在此基礎(chǔ)上逐漸細(xì)化模型的粒度,最終利用細(xì)粒度模型獲取能使綜合指標(biāo)最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。提出基于流動(dòng)模擬和pareto優(yōu)于關(guān)系準(zhǔn)則的注塑模流道多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題求解算法,并利用該算法求取不同粒度下流道優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題的pareto最優(yōu)解。鼠標(biāo)組合型腔流道的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例驗(yàn)證了此方法的有效性。

通過(guò)分析活塞式加料器的最小傳動(dòng)角隨桿長(zhǎng)比的變化趨勢(shì)、曲柄和滑塊的位移關(guān)系、滑塊加速度隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化趨勢(shì)、以及曲柄在最大加速度位置處加速度隨桿長(zhǎng)比的變化趨勢(shì),建立了多目標(biāo)線性加權(quán)和法優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,以桿長(zhǎng)為設(shè)計(jì)變量,以最小傳動(dòng)角最大、連桿長(zhǎng)最小和滑塊最大加速度最小做為目標(biāo)函數(shù),使活塞式加料器能滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),傳動(dòng)效率高,結(jié)構(gòu)尺寸小等多重要求,并應(yīng)用統(tǒng)一目標(biāo)的線性加權(quán)法,對(duì)其各桿長(zhǎng)度進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì),得到了最佳機(jī)構(gòu).

內(nèi)燃機(jī)氣門(mén)彈簧設(shè)計(jì)屬于多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì),針對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題本身的復(fù)雜性,將其轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題,綜合運(yùn)用機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)理論及方法,通過(guò)分析彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件,建立起以彈簧的結(jié)構(gòu)重量、自由高度及防共振性能為目標(biāo)函數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型,并通過(guò)matlab編程對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了求解,得到了彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù)的最優(yōu)值。這種多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的思想和方法可以較大地提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率,具有較大的工程實(shí)用價(jià)值。

提出了處理多目標(biāo)問(wèn)題的最小偏差法,并將其應(yīng)用于機(jī)械多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。以流體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)為例,建立了以摩擦系數(shù)最小、發(fā)熱量最小和承載能力最大為目標(biāo)函數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型,根據(jù)最小偏差法原理構(gòu)造統(tǒng)一目標(biāo)函數(shù),利用改進(jìn)遺傳算法對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。算例整個(gè)求解過(guò)程和結(jié)果表明,該方法既可以避免人為因素的影響,又能夠獲得比常規(guī)設(shè)計(jì)更佳的設(shè)計(jì)參數(shù),同時(shí)也驗(yàn)證了所提方法對(duì)于解決機(jī)械多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題的有效性和可行性。

基于多目標(biāo)和多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化算法對(duì)鋼桁架橋進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在規(guī)范要求內(nèi),以結(jié)構(gòu)的最大單元有效應(yīng)力、最大節(jié)點(diǎn)位移和結(jié)構(gòu)體積作為目標(biāo)函數(shù),梁截面尺寸作為設(shè)計(jì)變量,并使用離散變量的形式進(jìn)行描述,采用多目標(biāo)和多目標(biāo)協(xié)同兩種優(yōu)化方法對(duì)其設(shè)計(jì)。計(jì)算結(jié)果表明,多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化方案效果更優(yōu),研究結(jié)果可為今后鋼桁架橋的設(shè)計(jì)提供參考。

采用速度系數(shù)法對(duì)單級(jí)雙吸中開(kāi)式離心泵進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化水力設(shè)計(jì),并對(duì)自行研制的500sm35單級(jí)雙吸中開(kāi)式離心泵進(jìn)行了性能試驗(yàn)及汽蝕試驗(yàn)。試驗(yàn)研究表明:設(shè)計(jì)的單級(jí)雙吸中開(kāi)式離心泵樣機(jī)各項(xiàng)性能參數(shù)均可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

在橋梁設(shè)計(jì)中受到多目標(biāo)干擾往往導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案并非最合理,本文采用多目標(biāo)模糊優(yōu)化方法對(duì)橋梁優(yōu)化設(shè)計(jì)。建立了基于造價(jià)與跨中最大彎矩值為優(yōu)化目標(biāo)的目標(biāo)函數(shù),并加入權(quán)重值認(rèn)為造價(jià)與最大彎矩值的權(quán)重系數(shù)分別為w1=0.6,w2=0.4,建立了橋梁設(shè)計(jì)中的正截面抗彎、斜截面抗剪、配筋率、以及梁尺寸約束條件下的約束函數(shù),給出了t梁評(píng)判因素等級(jí)隸屬度矩陣,經(jīng)matlab編程計(jì)算得出結(jié)論,在工程實(shí)例中相對(duì)于原始t梁設(shè)計(jì)方案,單根t梁造價(jià)由70273元降低為68463元,成本降低了約2.64%,跨中截面最大彎矩值由3.199×1015n·mm2降低為3.626×1015n·mm2,全截面剛度提高了約13.3%。

現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)常常涉及多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，傳統(tǒng)求解多目標(biāo)問(wèn)題的方法主要是基于數(shù)學(xué)規(guī)劃理論，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始將博弈論應(yīng)用于多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的研究，本文將基于博弈論的優(yōu)化方法應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)，取得了較好的優(yōu)化結(jié)果。

本文旨在針對(duì)建筑表皮變化對(duì)其外圍護(hù)結(jié)構(gòu)日照輻射得熱量的影響,以具體的建筑表皮形變方式為例,探究日照導(dǎo)向下的建筑表皮多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。研究以瑞士再保險(xiǎn)大廈為形體原型,將表皮單元角點(diǎn)擠出作為表皮形變方式,把建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的夏季日照輻射得熱量盡可能減小,冬季日照輻射得熱量盡可能增大設(shè)為優(yōu)化目標(biāo),借助rhino、grasshopper等建模平臺(tái)、ladybug性能模擬平臺(tái),以及octopus數(shù)據(jù)處理平臺(tái),進(jìn)行了日照輻射得熱量考慮下的建筑表皮多目標(biāo)優(yōu)化實(shí)驗(yàn),求得帕累托前沿解集,得到了滿(mǎn)足多目標(biāo)函數(shù)的多個(gè)建筑表皮形態(tài),歸納和梳理了多目標(biāo)優(yōu)化在建筑表皮設(shè)計(jì)中的應(yīng)用流程。

在proe和ansysworkbench的平臺(tái)上建立vl855加工中心立柱結(jié)構(gòu)的參數(shù)化模型,進(jìn)行staticstructural和modal分析;通過(guò)靈敏度分析選定立柱的壁厚、導(dǎo)軌面凸臺(tái)厚度、筋板厚度、螺栓槽間距為優(yōu)化的設(shè)計(jì)變量,立柱的質(zhì)量、最大變形、第一階段振型作為目標(biāo)變量,進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。結(jié)果表明:優(yōu)化后,立柱質(zhì)量減少5.2%,立柱在同樣載荷情況下變形量與優(yōu)化前變形量相近,其低階模態(tài)有所提高,滿(mǎn)足工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)要求。

以普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的蝸桿頭數(shù)、模數(shù)、螺旋升角為設(shè)計(jì)變量,以蝸輪齒冠體積最小、傳動(dòng)效率最大、潤(rùn)滑條件最好為目標(biāo)函數(shù),應(yīng)用模糊理論對(duì)普通圓柱蝸桿傳動(dòng)進(jìn)行模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)例驗(yàn)算。

為提高車(chē)輛鋼板彈簧的安全性和穩(wěn)健性,運(yùn)用可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和多目標(biāo)思想,為車(chē)輛鋼板彈簧建立一個(gè)可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)的高維多目標(biāo)模型。為提高模型的求解精度,利用層次分析法選取粒子群算法中的全局極值和個(gè)體極值,提出了基于層次分析法的多目標(biāo)粒子群算法。與傳統(tǒng)方法相比,利用該算法進(jìn)行可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)高維多目標(biāo)模型求解,簡(jiǎn)便易行并能迅速準(zhǔn)確地得到車(chē)輛鋼板彈簧的可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)信息。

基于機(jī)構(gòu)工作目標(biāo)和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)特性,采用多目標(biāo)規(guī)劃優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法,研制滿(mǎn)足檢測(cè)減振墊性能的送檢機(jī)械裝置。以滿(mǎn)足機(jī)構(gòu)工作特性及機(jī)構(gòu)性能指標(biāo)為設(shè)計(jì)優(yōu)化基礎(chǔ),建立送檢機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性、結(jié)構(gòu)參數(shù)以及機(jī)構(gòu)工作性能的多目標(biāo)優(yōu)化計(jì)算模型。研究分析各目標(biāo)函數(shù)間的相互關(guān)聯(lián)性,建立減振墊送檢裝置的多目標(biāo)規(guī)劃優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,確定機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù),以便為自主研發(fā)新型、高效減振墊性能檢測(cè)機(jī)械裝置提供支持。

在內(nèi)藏式起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中,如何減輕重量,降低成本,減少占用空間等問(wèn)題一直為同行所關(guān)注。針對(duì)這一問(wèn)題,建立了以起升機(jī)構(gòu)占用空間最小和行星齒輪減速機(jī)構(gòu)用材最少為目標(biāo)的多目標(biāo)最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。實(shí)例表明,通過(guò)多目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì),行星齒輪減速機(jī)構(gòu)及卷筒體積得到大幅度減少。