一种抗单元逆转的软组织有限元模型

由于Green应变具有单元翻转不变性,在大变形的仿真中有可能会出现单元的逆转,破坏模型网格的拓扑结构,导致仿真失败,因此提出一个新的有限单元模型,在采用Green应变度量变形同时把单元体积变化率和单元内压强关系引入到本构方程中,解决单元逆转问题;同时,模型导出的单元弹性势能是单元结点位移的多项式函数,有效地简化了共轭梯度法的求解,效率显著提高.实验结果表明,该模型可以应用于软组织大变形的实时仿真中.     

以PV值为优化目标的光学系统支撑结构（英文）

光机系统中支撑结构与光学元件的接触位置、接触面积、接触应力及支撑结构的柔度是光学系统成像质量的重要影响因素,为了降低因垂直方向支撑引起的几何像差,以像差指数PV值为优化目标,对单个透镜接触支撑结构进行了拓扑优化设计。首先建立接触拓扑优化模型,以采用Signorini接触条件建立的刚性支撑单向接触中的线弹性结构为例,验证了接触拓扑优化模型的正确性。用透镜变形函数来描述透镜的像差指数PV值,将其作为拓扑模型的优化目标。采用SIMP方法描述拓扑优化设计变量,采用扩展后的拉格朗日算子求解接触条件。采用MMA优化算法求解拓扑优化模型的最优解。通过拓扑优化设计变量的最优解,定义了满足几何畸变要求的支撑结构的最优拓扑结构。结果表明,该方法可使透镜PV值降低14%,面形RMS值降低13.8%。同时搭建实验平台,对透镜PV值和RMS值进行测试,得到的最佳接触支撑结构的支持试验结果表明,平面反射镜表面PV值分别降低了60.4%和42.9%,面形RMS值分别降低了74.3%和38.9%,优化后的接触支撑结构有效地提高了高精度单透镜支架的精度,具有很大的实际应用潜力。     

基于SiC材料的大长宽比长条型反射镜轻量化结构设计

介绍了一种大长宽比长条型反射镜的轻量化结构设计方法.讨论了反射镜的材料选择和轻量化结构形式,同时在轻量化设计过程中引入拓扑优化方法,以反射镜柔性变形为设计约束,以最小体积为设计目标,经过迭代计算得到最优结果.根据优化结果,建立反射镜的三维实体模型,并利用MSC.Patran软件建立反射镜的有限元模型,对影响反射镜自重变...     

应用于反射镜支撑结构拓扑优化的共形正交基底

传统的Zernike多项式在光机优化设计中存在着一定的局限性，如离散情况下正交性损失仅适用于与圆同胚的边界光滑平面单连通区域。利用Laplace方程得到的特征模态所具有的离散正交性和共形性质，在有限元数值离散的情况下，实现对光学曲面变形的近似表述，并对圆形光学反射镜支撑结构进行以特征基底系数极小为目标的结构拓扑优化。将特征模态的优化结果与Zernike多项式优化结果对比之后发现，特征模态可以取得和Zernike多项式近似的优化性能。在此基础上，进一步将特征模态应用于六边形曲面镜支撑结构的拓扑优化。     

薄板弯曲大变形高阶非线性偏微分方程推导与优化算法研究

针对薄板弯曲大变形问题, 运用变分原理, 建立了薄板弯曲大变形问题的高阶非线性偏微分方程. 运用有限差分法和动态设计变量优化算法原理, 以离散坐标点的上未知挠度为设计变量, 以离散坐标点的差分方程组构建目标函数, 提出了薄板弯曲大变形挠度求解的动态设计变量优化算法, 编制了相应的优化求解程序. 分析了具有固定边界、均布载荷下的矩形薄板挠度的典型算例. 通过与有限元的结果对比, 表明了本文求解算法的有效性和精确性, 提供了直接求解实际工程问题的基础.     

基于主观式测量人眼波前像差的眼模型研究

通过主观式光线追踪波前像差测量方法得到用Zernike系数描述的人眼波前像差;在Gullstrand-Le Grand眼模型的基础上,引入用医用角膜地形图仪测量并用高次非球面函数拟合的实际人眼角膜形状数据,又引入角膜、前房及玻璃体厚度等个体化的眼结构参数;在光学建模软件Zemax中用所测Zernike系数建立评价函数,并对用Zernike矢高面描绘的晶状体表面进行优化.由此建立了个体化眼模型,并由此模型中可以计算得到与实际测量的波前像差值完全相同的各项Zernike系数值,从而可用于描述实际人眼的光学特性.     

基于Isight的平面反射镜轻量优化设计

针对大口径反射镜的设计,提出一种新的优化思路,用Isight集成SolidWorks和ANSYS,用实验设计、优化结合的方式得到了满足约束的最优尺寸,同时得到约束为反射镜水平时自重和高低温下的变形,以及一阶固有频率,目标为反射镜的质量最小化,轻量化率达51%.将反射镜面的变形节点拟合成Zernike多项式,导入到CodeV中,得到了反射镜受温度和重力共同作用下的光学系统点列斑,从而反映出变形镜面对光学像质的影响.     

光学透镜自动设计智能化的计算方法

为改善镜头自动设计的计算方法,充分考虑人工光学设计经验,并借助构造多种价值函数以及线性最小二乘法和离散变量的单纯型方法,利用一个智能专家系统控制求解不等式组.在求解中,对玻璃变量和厚度等做变量替换以消除不等式约束,并且引入协调因子平衡变量的改变量.     

一类非线性偏微分方程初边值问题的逐层优化算法

针对非线性偏微分方程初边值问题,基于差分法和动态设计变量优化算法原理,以时间计算层上离散节点的未知函数值为设计变量,以离散节点的差分方程组构造程式化的目标函数,提出了离散节点处未知函数值的逐层高精度优化算法.编制通用程序求解具体典型算例.并通过与解析解对比,表明了求解方法的正确性和有效性,为广泛的工程应用提供条件.     

20单元双压电片变形反射镜的影响函数有限元分析和实验测量

影响函数是分析双压电片变形反射镜像差校正能力的重要参量,通过建立有限元模型预测实际器件的影响函数,以有限元模型的不断优化替代实际器件的尝试性改进,可以减小构造的盲目性,从而节约研发成本,缩短双压电片变形镜的实用化进程.采用Veeco干涉仪测量了20单元双压电片变形反射镜的影响函数,同时建立有限元模型进行了相应计算,并将计算结果与实际器件的测量数据进行了对比分析.结果表明,相对于实测数据而言,有限元模型计算得出的影响函数在量值上略有偏小,但其形状和峰值位置与测量数据一致性好,两者对前35项泽尼克像差的拟合曲线也基本吻合,各项拟合误差系数之差皆小于0.1.这说明通过不断改进有限元模型实现对实际器件的优化设计是切实可行的.     

Immune-Motivated Optimization

An immune-motivated optimization method is proposed and applied to both spin glass and graph coloring problems. Also an immune-motivated modification for the numerical Euler method is proposed.     

Design and Optimization of Nonlinear Tapers using Particle Swarm Optimization

In this paper the design and optimization of a nonlinear diameter taper, connecting the output section of a gyrotron cavity to the uniform output waveguide section, is presented. The design of a nonlinear taper of a 42 GHz, 200 kW CW gyrotron operating in the TE_0,3 cavity mode with axial output collection has been taken as a case study. The taper synthesis has been carried out considering a raised cosine type of nonlinear taper and the analysis is done using a dedicated scattering matrix code. In addition, an improved particle swarm optimization - an evolutionary optimization - algorithm is used for the design optimization of this nonlinear taper. The optimum design of the taper shows the effectiveness of the presented method.     

扩散吸声体的优化设计

由于扩散吸声体(Diffsorber)同时兼顾了扩散和吸声两方面的性能,在小房间的声学环境控制中有着特殊的功能。在比较成熟声吸收和声扩散理论的基础上,结合数论中的伪随机理论,提出利用吸声材料本身的声阻抗实现伪随机分布的新优化设计手段,并利用计算机编程实现,由此设计了多种不同吸声效果的扩散吸声体,以满足不同场合的需要。实验结果表明新方法的有效性。同时探讨了新型吸声扩散体的应用潜力。     

基于粒子群算法的半导体激光器温度控制优化

半导体激光器输出波长随温度变化而变化,为了使半导体激光器稳定工作,要保持它的温度稳定,而温度PID控制效果与其比例、积分和微分三个参数密切相关,采用粒子群算法对半导体激光器温度PID控制系统参数进行优化,选取控制误差绝对值时间积分函数（ITAE）作为适宜度函数,并与Ziegler—Nichols算法整定参数进行比较。仿真结果表明,这种优化算法加快了收敛速度,实验中调节时间由150S降到50S,超调量由18％降到4％,有效改善了系统的动态性能。     

Optimization of high-harmonic generation

The dependence of the high-harmonic conversion efficiency in noble gases on experimental parameters is analyzed. The results presented here supply a guideline for the optimization of HHG. The most striking finding of our analysis is the dependence of the harmonic yield on the laser pulse duration. It is generally accepted that the harmonic yield increases for shorter pulse durations. Calculations in neon show that this is only true for harmonics close to the cutoff. Away from the cutoff however, the harmonic yield increases approximately linearly with the pulse duration.     

Theoretical Optimization of Stellarators

Net current free toroidal ("stellarator") confinement is studied with a combination of several methods: a complete set of analytical vacuum fields for finding favorable vacuum field configurations; three-dimensional MHD codes for finite-?, equilibrium computations; the expansion of a general toroidal equilibrium around its magnetic axis as guideline for the computational search in configurational space and for finite-?, MHD stability; Monte Carlo simulations for particle containment; continuous modular coil systems generating the configurations considered. Results are: vacuum field configurations with sizeable Q = 0, 1, 2, 3 helical fields, substantial twist number (? 1/2), significant reduction of the parallel current density, and vacuum magnetic well exist for a toroidal aspect ratio of 15-20 and can be generated by modular coils whose excursions from meridional planes are small compared to the toroidal period length. In these configurations, the finite-? toroidal shift is strongly reduced, so that a larger ? value (factor 2-4) than in the equivalent Q = 2 stellarator can be achieved. Stability calculations do not exclude the possibility of stable equilibria of this kind with (?) ? 0.05-0.1; transport calculations without electrical field show improvement-as compared to the Q = 2 stellarator-in the collisional and plateau regimes.     

Optimization of SPRITE detectors

The optimized operating parameters of SPRITE detector working band in the 8–14 μm region have been calculated by computer modeling based on one dimensional theory. The results suggest the length of filaments should be 700 μm; the width 50 μm; the thickness 7 μm; the length of read-out area 50 μm and the bias voltage 2.8 V. The optimized outline curve of the read-out area has also been obtained by use of a variational method: Y = 7.5 cosh (0.04211X). This results in a significant reduction of transit time and transit time dispersion from 0.26 to 0.20 μs and 0.13 to 0.045 μs, respectively.     

基于代价优化的云工作流调度改进PSO算法

云计算可以通过即付即用的方式向用户工作流提供资源。为了解决资源服务代价异构环境下的云工作流任务调度代价问题,提出一种基于改进粒子群算法的云工作流任务调度算法WSA-IPSO。通过综合考虑任务的执行代价和依赖任务间发生数据传输时的通信代价,算法将总代价优化问题形式化为有向无环图DAG中的任务调度模型,并提出基于改进粒子群算法的优化模型对其进行求解。通过改进传统粒子群算法的粒子速度更新策略和惯性权重更新策略,算法可以以更快的收敛速度得到代价最小化的调度方案。通过仿真实验,与MCT算法及标准粒子群算法进行性能比较。实验结果表明,WSA-IPSO算法在降低总代价、任务分布的负载均衡以及算法收敛性方面比较同类算法均表现出更好的性能。     

Optimization of ozone generation

The generation of ozone under homogeneous conditions is described by a system of kinetic equations. We supposed a certain time dependence of electric field intensity inside a discharge gap. We computed the dependence of efficiency of the ozone generation on both the width and the maximum intensity of electric pulse.