響應(yīng)面法優(yōu)化荔枝渣發(fā)酵生產(chǎn)酒精的工藝條件

采用響應(yīng)面法優(yōu)化了風(fēng)味魚的加工工藝參數(shù).通過對鹽漬時間、鹽漬濃度、鹵制時間以及殺菌溫度和時間的研究,確定風(fēng)味魚塊的加工方法為:新鮮魚切塊后,采用4%的食鹽在常壓下鹽漬3.8h或真空下鹽漬100min,清洗瀝干,再用一定比例的調(diào)味液鹵制89min,瀝干后送入鼓風(fēng)干燥箱中進行階段干燥(溫度為30℃,干燥30min,升溫至50℃干燥30min,最后升至100℃干燥2h),取出冷卻后進行真空包裝,在115℃-118℃的條件下殺菌20min,得到的軟包裝風(fēng)味魚具有外觀好、香味濃郁、耐咀嚼等特點.

以月見草全草為材料,通過星點設(shè)計-響應(yīng)面法優(yōu)化月見草總黃酮的乙醇提取工藝。選擇提取溫度、乙醇濃度、液料比、提取時間為自變量,總黃酮得率作為因變量,對自變量各因素水平進行多元線性回歸和多項式擬合,通過數(shù)學(xué)模型進行預(yù)測,得最佳提取工藝參數(shù)為:提取溫度80℃、乙醇濃度43%、液料比35ml∶1g、提取時間2.5h。在此工藝條件下月見草總黃酮得率為5.543%,與模型預(yù)測值偏差-2.10%。

為提高火箭炮的射擊密集度和射擊穩(wěn)定性,對基于響應(yīng)面法的某火箭炮結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化。引入響應(yīng)面法,建立以彈管間隙、發(fā)射時間間隔以及閉鎖力為設(shè)計參數(shù),高低、水平方向的中間偏差為多重響應(yīng)目標(biāo)的響應(yīng)面近似模型。模擬設(shè)計參數(shù)與響應(yīng)目標(biāo)強非線性關(guān)系,對近似模型進行回歸檢驗,確定近似模型的可行性。利用建立的近似模型結(jié)合滿意度函數(shù)法優(yōu)化高低、水平方向的中間偏差,使其綜合最優(yōu)。結(jié)果表明:該方法能大大縮短仿真優(yōu)化時間,且誤差非常小,能達到提高射擊密集度的目的。

對功能函數(shù)不能明確表達的可靠度分析問題,常采用響應(yīng)面法。本文提出把響應(yīng)面區(qū)分為局部響應(yīng)面和全局響應(yīng)面。常用的二次多項式響應(yīng)面及常規(guī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)面均屬于局部響應(yīng)面,其僅在驗算點附近(±σ)處與真實極限狀態(tài)曲面符合較好。本文提出的全局神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)面、改進全局神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)面則屬于全局響應(yīng)面,其在全局范圍均與真實極限狀態(tài)曲面符合良好,故其對全局有較好預(yù)測效果。文中對以上各種響應(yīng)面法計算效果及其對全局預(yù)測效果通過算例進行了對比分析,其中改進全局神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)面法計算精度較好,進行有限元分析次數(shù)最少,該方法用于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的可靠度分析,可相應(yīng)提高工作效率和解題質(zhì)量。

以杏皮渣為原料,研究杏皮渣白蘭地生產(chǎn)中酒精發(fā)酵階段的主要工藝條件。對杏皮渣漿液的制備方式、最佳酵母的篩選、接種量、初始含糖量、發(fā)酵溫度、初始ph以及在發(fā)酵過程中酒精度和殘?zhí)堑淖兓M行了研究。結(jié)果表明,杏皮渣漿的最佳制取方式采用高壓蒸煮和酶解結(jié)合法:將杏皮渣和水按1∶6浸泡2h后破碎打漿,121℃高壓蒸煮10min,冷卻到室溫后加入杏皮渣重量0.5%的果膠酶和1.5%的纖維素酶,在50℃下酶解4h,得到的杏皮渣漿的還原糖含量為72.27g/l。杏皮渣酒精發(fā)酵最佳工藝條件為:采用杏酒酵母no16,接種量為3%,初始含糖量為250g/l,發(fā)酵溫度為28℃,初始ph3.9,發(fā)酵時間為12d,酒精度可以達到11.2%vol。

為了提高瀝青路面結(jié)構(gòu)大修的經(jīng)濟性能,以瀝青路面大修結(jié)構(gòu)厚度、模量為設(shè)計參數(shù),路面結(jié)構(gòu)疲勞損壞的彎沉和最大拉應(yīng)力作為約束條件,同時引入車轍指標(biāo),建立了基于響應(yīng)面法的路面大修結(jié)構(gòu)全壽命周期費用優(yōu)化模型。該模型根據(jù)plackett-burman篩選原理進行實驗組合設(shè)計,借助二階響應(yīng)面模型擬合計算結(jié)果,得到在壽命周期下費用最低時的大修結(jié)構(gòu)組合,并檢驗了響應(yīng)面的擬合精度。

以廢平板玻璃為主要原料,caco3為發(fā)泡劑,采用模壓燒結(jié)法制備了硅酸鹽泡沫玻璃。通過單因素實驗選取了響應(yīng)面優(yōu)化試驗的因素和水平;根據(jù)中心組合(box-benhnken)試驗設(shè)計原理以發(fā)泡劑含量、發(fā)泡溫度、保溫時間、原料濕磨時間為自變量,泡沫玻璃體積密度為響應(yīng)值,采用四因素三水平的響應(yīng)面試驗設(shè)計,對各個因素的顯著性和交互作用進行分析,優(yōu)化了泡沫玻璃制備工藝。結(jié)果表明:模壓燒結(jié)法制備泡沫玻璃的最佳工藝條件為發(fā)泡劑含量3.2wt%、發(fā)泡溫度840℃、保溫時間62min、原料濕磨時間56min,該條件下泡沫玻璃的體積密度為0.31g.cm-3。

以汽車法蘭盤為例,對鍛模的飛邊槽進行優(yōu)化設(shè)計,使鍛件填充飽滿。以飛邊金屬材料的體積為優(yōu)化目標(biāo),采用內(nèi)接的中心復(fù)合設(shè)計方法,結(jié)合數(shù)值模擬試驗,通過回歸建立了二次多項式的響應(yīng)面模型。通過響應(yīng)面分析,得出影響飛邊體積和充型飽滿度的顯著因素是飛邊槽橋部的高度。在此基礎(chǔ)上,得到優(yōu)化的飛邊槽結(jié)構(gòu)尺寸。最后,應(yīng)用kriging模型結(jié)合遺傳算法,進行了優(yōu)化對比。結(jié)果表明,在較少因素情況下,響應(yīng)面方法比遺傳算法所需時間更短、優(yōu)化效果更好。

為了提高響應(yīng)面法的計算效率和精度,對現(xiàn)有的全局響應(yīng)面法進行了改進。采用徑向基函數(shù)(rbf)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),代替目前常用的bp網(wǎng)絡(luò),迭代過程中在超錐體的范圍內(nèi)構(gòu)造響應(yīng)面,逼近隱式的非線性功能函數(shù)。數(shù)值算例分析表明,與通常的響應(yīng)面法相比,改進全局響應(yīng)面法的迭代次數(shù)和有限元分析次數(shù)均大幅減少,節(jié)省機時,有利于提高計算精度。同時,以淺基礎(chǔ)和擋土墻為工程背景進行可靠度分析,表明該方法能以較快的收斂速度和較少的有限元分析次數(shù),獲得較高精度的可靠度指標(biāo),適用于巖土工程的可靠度分析。

系統(tǒng)地總結(jié)了多種響應(yīng)面法（rsm）在不同類型邊坡可靠度問題中的應(yīng)用情況，通過文獻分析總結(jié)出4類典型土坡可靠度問題：問題ⅰ，單層土坡不考慮參數(shù)空間變異性；問題ⅱ，單層土坡考慮參數(shù)空間變異性；問題ⅲ，多層土坡不考慮參數(shù)空間變異性；問題ⅳ，多層土坡考慮參數(shù)空間變異性．重點研究了基于多項式的4種響應(yīng)面法（sqrsm、mqrsm、ssrsm和msrsm）在解決4類土坡可靠度問題（問題ⅰ～ⅳ）中的有效性．分別從計算精度和計算效率兩個方面系統(tǒng)地比較了4種響應(yīng)面法在黏性土坡和c-φ聲土坡可靠度問題中的適用性．結(jié)果表明：對于不考慮土性參數(shù)空間變異性的單層土坡可靠度問題（問題?。?，推薦sqrsm；當(dāng)單層土坡考慮土性參數(shù)空間變異性時（問題ⅱ），推薦msrsm；對于不考慮空間變異性的多層土坡可靠度問題（問題ⅲ），推薦mqrsm；對于考慮參數(shù)空間變異性的多層土坡可靠度問題（問題ⅳ），推薦采用msrsm方法．

系統(tǒng)地總結(jié)了多種響應(yīng)面法(rsm)在不同類型邊坡可靠度問題中的應(yīng)用情況,通過文獻分析總結(jié)出4類典型土坡可靠度問題:問題ⅰ,單層土坡不考慮參數(shù)空間變異性;問題ⅱ,單層土坡考慮參數(shù)空間變異性;問題ⅲ,多層土坡不考慮參數(shù)空間變異性;問題ⅳ,多層土坡考慮參數(shù)空間變異性.重點研究了基于多項式的4種響應(yīng)面法(sqrsm、mqrsm、ssrsm和msrsm)在解決4類土坡可靠度問題(問題ⅰ~ⅳ)中的有效性.分別從計算精度和計算效率兩個方面系統(tǒng)地比較了4種響應(yīng)面法在黏性土坡和c-土坡可靠度問題中的適用性.結(jié)果表明:對于不考慮土性參數(shù)空間變異性的單層土坡可靠度問題(問題ⅰ),推薦sqrsm;當(dāng)單層土坡考慮土性參數(shù)空間變異性時(問題ⅱ),推薦msrsm;對于不考慮空間變異性的多層土坡可靠度問題(問題ⅲ),推薦mqrsm;對于考慮參數(shù)空間變異性的多層土坡可靠度問題(問題ⅳ),推薦采用msrsm方法.

大型復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)函數(shù)都是隱式的非線性函數(shù),采用傳統(tǒng)的可靠性分析方法可能無法實現(xiàn),但利用響應(yīng)面有限元法可以很好地解決這類問題。利用響應(yīng)面法對一下承式鋼拱橋拱肋、主梁在正常使用極限狀態(tài)下的軸向應(yīng)力、豎向位移的可靠度進行了分析,并根據(jù)擬合出的各極限狀態(tài)函數(shù)顯式表達式得出了相應(yīng)的可靠度指標(biāo),說明響應(yīng)面有限元法是計算下承式鋼拱橋構(gòu)件可靠度的有效方法。

巖土工程可靠度分析的改進響應(yīng)面法研究——為了提高響應(yīng)面法的計算效率和精度，對現(xiàn)有的全局響應(yīng)面法進行了改進。采用徑向基函數(shù)(rbf)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，代替目前常用的bp網(wǎng)絡(luò)，迭代過程中在超錐體的范圍內(nèi)構(gòu)造響應(yīng)面，逼近隱式的非線性功能函數(shù)。數(shù)值算例分析表明，與...

在實際工程結(jié)構(gòu)的可靠度分析中,極限功能函數(shù)通常很難用明確的表達式表達,響應(yīng)面法因其自身的優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用.為進一步提高求解效率,提出了一種改進措施,在迭代求解過程中,不同于通常的每次都在插值點處展開2n+1個樣本點,而是用插值點逐步替代距離極限狀態(tài)曲面最遠(yuǎn)的點,直至收斂到給定的精度要求.通過算例進行的對比分析證明,改進的響應(yīng)面法在沒有降低計算精度的前提下,使有限元分析次數(shù)顯著減少.該方法尤其適用于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的可靠度分析.

一般響應(yīng)面方法由于逼近的是功能函數(shù)而非極限狀態(tài)方程,因而精度有時不高。為克服此不足,提出一種極限狀態(tài)響應(yīng)面法。該方法利用位于極限狀態(tài)曲面上的樣本點來重構(gòu)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)方程,因而模擬出的極限狀態(tài)曲面精度較高。由此提出一種算法,通過逐步修正求解得到的設(shè)計點以實現(xiàn)在設(shè)計點附近較高精度地逼近結(jié)構(gòu)真實極限狀態(tài)方程。該方法同時克服了重構(gòu)極限承載力曲面方法不能適用多個荷載隨機變量的缺點。數(shù)值算例表明該方法具有較高的精度,適用范圍廣,而且所需樣本點數(shù)量少。

根據(jù)在遷安露天礦多次爆破震動監(jiān)測所得的數(shù)據(jù),研究了場地土層條件對建筑物爆破震動響應(yīng)的影響,并從理論上進行了分析。實測結(jié)果和理論分析都表明,場地土層的存在和隨著覆蓋層厚度的增加,將使爆破震動響應(yīng)增大,建筑物遭受破壞的可能性增高

對某1.4l增壓汽油發(fā)動機排氣歧管進行了計算流體動力學(xué)(cfd)優(yōu)化設(shè)計研究。首先采用基于有限元法的cfd求解器acusolve對初始排氣歧管模型進行了流場分析,根據(jù)流場特征確定排氣歧管外形需要重點優(yōu)化設(shè)計的兩個區(qū)域。然后對區(qū)域外形進行了模型參數(shù)化,創(chuàng)建了2個形狀變量。最后調(diào)用全局響應(yīng)面法以減小壓降為目標(biāo)進行排氣歧管cfd優(yōu)化,優(yōu)化收斂后新設(shè)計排氣歧管壓降減小4.35%。研究方法對于排氣歧管cfd優(yōu)化設(shè)計具有一定的工程應(yīng)用價值。

以甘油和丙酮為原料,對甲苯磺酸催化合成丙酮縮甘油。以響應(yīng)面法優(yōu)化合成工藝,考察物料比(甘油/丙酮)、反應(yīng)時間、催化劑用量對丙酮縮甘油的得率的影響。結(jié)果表明,最佳合成條件為:物料比(甘油∶丙酮)為1∶5(摩爾比),催化劑用量為甘油用量的5%,反應(yīng)時間5.5h。在該工藝條件下,縮甘油的得率為90.52%。

以荔枝和糯米為原料,通過box-behnken實驗設(shè)計研究發(fā)酵溫度、酵母添加量、荔枝汁添加量對荔枝米酒發(fā)酵工藝的影響,建立各影響因素的回歸方程,并通過響應(yīng)面分析法優(yōu)化,得到了荔枝米酒發(fā)酵最佳工藝條件:發(fā)酵溫度27℃、荔枝汁添加量25%、酵母添加量0.02%。進一步研究了荔枝米酒發(fā)酵過程中酒精度、還原糖含量、總酸含量的變化規(guī)律,結(jié)果表明,酒精度和還原糖含量在發(fā)酵前3d變化較大,第5d后基本保持穩(wěn)定;總酸含量在整個發(fā)酵過程中變化微小。

以番荔枝果皮為原料,研究番荔枝果皮中多酚的提取工藝及其抗氧化性質(zhì)。研究結(jié)果表明:番荔枝果皮多酚提取最佳工藝條件為超聲波功率為356.4w,超聲波時間為39.8min,乙醇體積分?jǐn)?shù)為80.1%,液料比為17.8(ml/g)。番荔枝果皮多酚具有較好的還原能力,明顯高于對照組bht,而且對dpph·有較強清除能力,隨著番荔枝果皮多酚濃度的增加,其清除能力逐漸增強,明顯高于對照組bht。

為提高火箭炮的射擊密集度和射擊穩(wěn)定性,對基于響應(yīng)面法的某火箭炮結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化。引入響應(yīng)面法,建立以彈管間隙、發(fā)射時間間隔以及閉鎖力為設(shè)計參數(shù),高低、水平方向的中間偏差為多重響應(yīng)目標(biāo)的響應(yīng)面近似模型。模擬設(shè)計參數(shù)與響應(yīng)目標(biāo)強非線性關(guān)系,對近似模型進行回歸檢驗,確定近似模型的可行性。利用建立的近似模型結(jié)合滿意度函數(shù)法優(yōu)化高低、水平方向的中間偏差,使其綜合最優(yōu)。結(jié)果表明:該方法能大大縮短仿真優(yōu)化時間,且誤差非常小,能達到提高射擊密集度的目的。

軌道交通槽形梁結(jié)構(gòu)在列車動載作用下會輻射低頻噪聲,這種低頻噪聲對人體健康危害很大。以軌道交通30m簡支槽形梁為研究對象,基于車橋耦合分析模型,利用有限元法和邊界元法計算槽形梁結(jié)構(gòu)輻射聲功率。將響應(yīng)面法與輻射聲功率計算相結(jié)合,建立了以槽形梁輻射結(jié)構(gòu)噪聲在分析頻率范圍內(nèi)的總聲功率級為目標(biāo)及以槽形梁質(zhì)量為約束的聲學(xué)優(yōu)化模型,再利用序列二次規(guī)劃法進行求解,最終找出了槽形梁結(jié)構(gòu)聲學(xué)最優(yōu)的截面尺寸。優(yōu)化后槽形梁底板厚度為0.34m,腹板厚度為0.22m。計算結(jié)果表明,利用響應(yīng)面法可以有效的對槽形梁進行聲學(xué)優(yōu)化,而且優(yōu)化后的降噪效果還是比較顯著的。