響應面法優(yōu)化荔枝渣發(fā)酵生產酒精的工藝條件

采用響應面法優(yōu)化了風味魚的加工工藝參數.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,再用一定比例的調味液鹵制89min,瀝干后送入鼓風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,通過星點設計-響應面法優(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,通過數學模型進行預測,得最佳提取工藝參數為: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,對基于響應面法的某火箭炮結構參數進行優(yōu)化。引入響應面法,建立以彈管間隙、發(fā)射時間間隔以及閉鎖力為設計參數,高低、水平方向的中間偏差為多重響應目標的響應面近似模型。模擬設計參數與響應目標強非線性關系,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合滿意度函數法優(yōu)化高低、水平方向的中間偏差,使其綜合最優(yōu)。結果表明: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。

對功能函數不能明確表達的可靠度分析問題,常采用響應面法。本文提出把響應面區(qū)分為局部響應面和全局響應面。常用的二次多項式響應面及常規(guī)的神經網絡響應面均屬于局部響應面,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網絡及模糊神經網絡響應面、改進全局神經網絡及模糊神經網絡響應面則屬于全局響應面,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測效果。文中對以上各種響應面法計算效果及其對全局預測效果通過算例進行了對比分析,其中改進全局神經網絡及模糊神經網絡響應面法計算精度較好,進行有限元分析次數最少,該方法用于大型復雜結構的可靠度分析,可相應提高工作效率和解題質量。

以杏皮渣為原料,研究杏皮渣白蘭地生產中酒精發(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。結果表明,杏皮渣漿的最佳制取方式采用高壓蒸煮和酶解結合法: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構大修的經濟性能,以瀝青路面大修結構厚度、模量為設計參數,路面結構疲勞損壞的彎沉和最大拉應力作為約束條件,同時引入車轍指標,建立了基于響應面法的路面大修結構全壽命周期費用優(yōu)化模型。該模型根據plackett-burman篩選原理進行實驗組合設計,借助二階響應面模型擬合計算結果,得到在壽命周期下費用最低時的大修結構組合,并檢驗了響應面的擬合精度。

以廢平板玻璃為主要原料,caco3為發(fā)泡劑,采用模壓燒結法制備了硅酸鹽泡沫玻璃。通過單因素實驗選取了響應面優(yōu)化試驗的因素和水平;根據中心組合(box-benhnken)試驗設計原理以發(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值,采用四因素三水平的響應面試驗設計,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。結果表明:模壓燒結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)化設計,使鍛件填充飽滿。以飛邊金屬材料的體積為優(yōu)化目標,采用內接的中心復合設計方法,結合數值模擬試驗,通過回歸建立了二次多項式的響應面模型。通過響應面分析,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。在此基礎上,得到優(yōu)化的飛邊槽結構尺寸。最后,應用kriging模型結合遺傳算法,進行了優(yōu)化對比。結果表明,在較少因素情況下,響應面方法比遺傳算法所需時間更短、優(yōu)化效果更好。

為了提高響應面法的計算效率和精度,對現有的全局響應面法進行了改進。采用徑向基函數(rbf)神經網絡,代替目前常用的bp網絡,迭代過程中在超錐體的范圍內構造響應面,逼近隱式的非線性功能函數。數值算例分析表明,與通常的響應面法相比,改進全局響應面法的迭代次數和有限元分析次數均大幅減少,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,獲得較高精度的可靠度指標,適用于巖土工程的可靠度分析。

系統(tǒng)地總結了多種響應面法（rsm）在不同類型邊坡可靠度問題中的應用情況，通過文獻分析總結出4類典型土坡可靠度問題：問題ⅰ，單層土坡不考慮參數空間變異性；問題ⅱ，單層土坡考慮參數空間變異性；問題ⅲ，多層土坡不考慮參數空間變異性；問題ⅳ，多層土坡考慮參數空間變異性．重點研究了基于多項式的4種響應面法（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種響應面法在黏性土坡和c-φ聲土坡可靠度問題中的適用性．結果表明：對于不考慮土性參數空間變異性的單層土坡可靠度問題（問題?。?，推薦sqrsm；當單層土坡考慮土性參數空間變異性時（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)地總結了多種響應面法(rsm)在不同類型邊坡可靠度問題中的應用情況,通過文獻分析總結出4類典型土坡可靠度問題:問題ⅰ,單層土坡不考慮參數空間變異性;問題ⅱ,單層土坡考慮參數空間變異性;問題ⅲ,多層土坡不考慮參數空間變異性;問題ⅳ,多層土坡考慮參數空間變異性.重點研究了基于多項式的4種響應面法(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種響應面法在黏性土坡和c-土坡可靠度問題中的適用性.結果表明:對于不考慮土性參數空間變異性的單層土坡可靠度問題(問題ⅰ),推薦sqrsm;當單層土坡考慮土性參數空間變異性時(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.

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

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

在實際工程結構的可靠度分析中,極限功能函數通常很難用明確的表達式表達,響應面法因其自身的優(yōu)點得到了廣泛的應用.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,改進的響應面法在沒有降低計算精度的前提下,使有限元分析次數顯著減少.該方法尤其適用于大型復雜結構的可靠度分析.

一般響應面方法由于逼近的是功能函數而非極限狀態(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)響應面法。該方法利用位于極限狀態(tài)曲面上的樣本點來重構結構的極限狀態(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計點以實現在設計點附近較高精度地逼近結構真實極限狀態(tài)方程。該方法同時克服了重構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,而且所需樣本點數量少。

根據在遷安露天礦多次爆破震動監(jiān)測所得的數據,研究了場地土層條件對建筑物爆破震動響應的影響,并從理論上進行了分析。實測結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(cfd)優(yōu)化設計研究。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,根據流場特征確定排氣歧管外形需要重點優(yōu)化設計的兩個區(qū)域。然后對區(qū)域外形進行了模型參數化,創(chuàng)建了2個形狀變量。最后調用全局響應面法以減小壓降為目標進行排氣歧管cfd優(yōu)化,優(yōu)化收斂后新設計排氣歧管壓降減小4.35%。研究方法對于排氣歧管cfd優(yōu)化設計具有一定的工程應用價值。

以荔枝和糯米為原料,通過box-behnken實驗設計研究發(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。研究結果表明: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,乙醇體積分數為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,對基于響應面法的某火箭炮結構參數進行優(yōu)化。引入響應面法,建立以彈管間隙、發(fā)射時間間隔以及閉鎖力為設計參數,高低、水平方向的中間偏差為多重響應目標的響應面近似模型。模擬設計參數與響應目標強非線性關系,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合滿意度函數法優(yōu)化高低、水平方向的中間偏差,使其綜合最優(yōu)。結果表明: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。

軌道交通槽形梁結構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構輻射聲功率。將響應面法與輻射聲功率計算相結合,建立了以槽形梁輻射結構噪聲在分析頻率范圍內的總聲功率級為目標及以槽形梁質量為約束的聲學優(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構聲學最優(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。計算結果表明,利用響應面法可以有效的對槽形梁進行聲學優(yōu)化,而且優(yōu)化后的降噪效果還是比較顯著的。

基于響應面中的中心復合試驗法,選擇堿含量和石灰石粉含量作為配合比變量,制備堿激發(fā)礦渣-石粉水泥砂漿,并研究其不同齡期的力學強度。通過數據處理得到各變量與抗折、抗壓強度的響應曲面,分析了各變量對堿激發(fā)礦渣-石灰石粉水泥砂漿強度的影響規(guī)律,建立了各齡期強度的響應面模型,為現場不同齡期的砂漿強度預測提供了科學的方法。結果表明,當na2o含量為8.27%(質量分數,下同)、石灰石粉含量為14.02%時,各組分能充分發(fā)揮協同作用,保證良好的力學性能,且響應面法是一種有效優(yōu)化堿激發(fā)水泥砂漿組分的方法。