基于缩减基法的结构优化设计

正问题的求解效率和计算稳定性在结构优化设计中是至关重要的。在正问题求解中采用了一种实时算法——缩减基法。从理论上介绍了缩减基法,并对缩减基法计算结果的误差进行估计;然后以蜂窝梁结构为例,得到修正设计参数后结构的缩减基法结果及该计算结果的误差限。与有限元结果相比较,缩减基法不仅计算速度快,而且计算精度也很高,采用微遗传算法进行优化时,每一次迭代时调用缩减基法计算结果,大大缩短了设计周期,提高了工作效率。     

Reduced-basis Method在特征值问题中的应用

在特征值问题中引入了一种快速计算方法—缩减基法（Reduced-basis Method，RBM），介绍了RBM的计算原理和计算过程，给出了RBM误差估计的方法。以一塔式起重机塔身结构自由振动分析为例，修正设计参数时，由RBM得到结构的固有频率和振型及该计算结果的误差限。与有限元结果相比较，RBM不仅计算速度快，计算精度也很高，还可对结果进行误差估计。     

基于分级自适应技术车身结构多参数大规模问题快速计算方法研究

提出一种基于分级自适应技术的车身结构多参数大规模问题快速计算方法。该方法可以在保证数值稳定性的基础上得到较高的计算精度;在单元水平上对结构的刚度矩阵进行参数化分解,得到显式表达的参数化有限元格式;将该有限元格式通过事先构造的近似子空间进行缩减,得到快速计算模型。通过对比贪婪算法和直接正交法在构造近似子空间上的数值计算特性,提出分级自适应子空间构造技术。该计算方法是减基法在结构分析领域的扩展,可以大幅度提高多参数条件下大规模问题反复计算的效率。     

车身复杂结构大规模问题的缩减计算

针对车身设计中复杂结构多参数大规模问题,提出了一种基于减基法和有限元的混合算法来进行缩减计算。该方法首先通过计算系统在有限个样本下的响应构造近似解空间,然后基于有限元方法分离出刚度矩阵中的设计参数,接着将矩阵向解空间进行投影,最后构建减缩计算系统。在新参数条件下,通过减缩系统得到大规模问题的响应,极大地提高了结构响应的计算效率。     

满载下的全地形车车架动态特性分析

通过建立全地形车车架的有限元模型,利用Craig-Bampton模态综合法进行弹性车架的动力缩减,提取车架固有模态参数,获得计算模态与实验模态参数并对比分析,从而验证有限元建模的正确性。探讨了满载工况下车架频率响应特性,结合发动机的怠速运行特性,分析发动机振动对车架动态性能的影响。分析全地形车架不同部位振动灵敏度。针对车架动态特性分析结果提出优化改进建议和措施。     

基于减基法的结构快速设计方法及其应用研究

针对基于有限元方法的结构优化设计计算效率较低的问题,将减基法与有限元方法结合,对结构进行快速计算,从而实现结构的快速设计。以某型赛车车身结构设计为研究对象,主要考虑减基法在静力学和模态动力学中与有限元的混合数值方法,在保证精度的前提下,提高单次静力学和动力学的计算速度。该方法通过构建合理的解空间,将原设计空间缩减为较精简的设计空间,从而提高计算效率。在该空间基础上,以轻量化为目标,对该赛车车身结构进行设计。结果表明,在典型工况下该方法能够在节约计算成本的同时取得较好的优化效果。     

拓扑及参数优化方法在专用汽车车架结构设计中的应用

提出了将拓扑优化理论和结构参数优化方法综合应用于集装箱半挂车车架结构设计中的设计思想。在结构设计的开始阶段引入拓扑优化理论．先对结构进行布局优化，以获得较合理的初始结构方案，再通过结构参数优化设计，得到满足其强度和刚度及设计工艺要求的最优结构。探讨了拓扑优化设计过程中，基本结构建立、优化过程控制及优化结果分析与应用等问题。在ANSYS软件平台上进行了CAE软件包的二次开发．设计了集装箱半挂车车架优化设计专用软件模块。     

基于APDL参数化的汽车起重机车架结构分析

在进行系列化产品结构设计及其优化设计时,将参数化设计引入到有限元结构分析中,实现结构参数快速调整,自动生成分析模型并完成结构分析过程,可优化产品结构、缩减产品设计周期。本文利用有限元分析软件ANSYS提供的APDL语言,实现了汽车起重机车架不同截面的有限元建模和分析的参数化,避免了大量重复的有限元建模与前、后处理操作,明显提高了产品设计效率。     

基于有限元技术的轿车副车架耐久性设计

这里对轿车底盘的典型零部件一副车架，应用MSC有限元分析软件，进行了耐久性疲劳分析，得到了副车架的应力分布及疲劳计算结果。通过分析和试验，能对副车架的结构优化提供基础，进而提高仿真计算在副车架设计过程中的重要指导作用。     

汽车起重机车架结构轻量化的分析研究

针对某汽车起重机车架结构,运用Patran软件建立了有限元仿真模型,通过力学理论初步计算车架几何特性参数与老款车型对比,运用有限元仿真进行验证轻量化设计的可行性。理论计算结果与有限元计算结果满足车架工况使用要求。因此,该理论计算与仿真计算能满足车架轻量化设计的要求,为汽车起重机车架轻量化设计提供了更重要的基础。     

基于Lanczos法的模态重分析法在拓扑优化中的应用

在拓扑优化中,经常要求对结构进行修改,快速准确地计算修改后结构的低阶特征值对于提高整个结构优化的效率非常重要。将基于Lanczos算法的模态重分析法应用于拓扑优化过程中,利用初始结构模态分析结果,结合Lanczos算法和投影技术,采用缩减基方法求解修改结构的固有频率和振型, 则该方法同时具备了Lanczos向量快速收敛的优点和基于全局近似的缩减基向量的高精度。刚架算例验证了该重分析法的高精度。固支方形板和车架结构优化结果表明,该方法在保证求解精度的同时能够在一定程度上提高优化迭代速度。     

参数化结构静态响应特性的减基分析方法

针对参数化结构的灵敏度极值问题，提出一种高效的减基分析方法。依据减基平衡方程建立参数域与静态响应集合之间的连续映射关系，在减基空间中分析静态响应的结构参数灵敏度。基于参数灵敏度计算式构建相应的全参数域减基极值模型，在线求解规模已被缩减的减基极值模型可以快速获得参数化结构的全域灵敏度极值以及Pareto前沿。通过结构数值算例的求解与演示验证了该方法具有较好的可行性。     

基于改进GA的温湿度智能测控仪研制

介绍了以AT89C51单片机开发技术为核心的温湿度智能测控仪设计方案.提出了一种结合温度补偿和改进GA寻优修正参数的湿度自适应在线检测新方法,同时引入了土壤湿度的模糊专家控制策略.最后,通过在联片温室温湿度测控项目上的应用,说明了该智能测控仪检测精度高、控制效果理想.     

遮挡环境下采用在线Boosting的目标跟踪

针对被跟踪目标在发生严重遮挡时采用基于自学习方法的在线Boosting算法易导致错误累积而产生“漂移”甚至目标丢失的问题,提出了一种基于子区域分类器的在线Boosting算法.首先,将特征池划分为多个子区域分类器对应的子区域特征池;然后,在跟踪过程中自适应地选取子区域分类器来组成强分类器以剔除被遮挡子区域对目标定位的影响;最后,采用对子区域特征池进行部分更新的方法有效解决了特征在线更新时的错误累积问题.对不同视频序列测试的结果表明,当目标大面积被遮挡时本算法能准确定位目标,目标大小为36 pixel×40 pixel时的处理帧率为15 frame/s.与传统在线Boosting算法相比,本算法对发生严重遮挡的目标仍能进行准确跟踪.     

重心算法确定CCD像点位置的硬件实现

重心法是一种高精度的CCD像点位置提取算法，但由于需要处理的数据量很大，一般用硬件很难实现高采样率和实时性。在CCD光电精密在线测量系统的数据采集处理中，采用高速A／D和DSP芯片设计CCD测厚系统的硬件处理电路，给出了详细的硬件处理电路和软件设计方法，用硬件实现了对CCD信号的细分和重心算法处理，解决了一般情况下系统无法做到的高采样率和实时性问题，大大提高了系统的测量精度和实时性。     

基于正负刚度匹配原理的大行程常力微动平台设计

为解决常力微动平台的正负刚度匹配问题,提出一种利用具有线性力学关系的正负刚度结构形成常力平台的设计思路。为了形成零刚度结构,分别设计了Z字型和梯形两种力—位移关系为线性的正刚度结构。将所设计的两种正刚度结构与具有线性负刚度力学特性的双稳态梁结构进行组合,设计了两种新型的常力微动平台。采用伪刚体方法建立了平台的力学模型,基于该模型采用正负刚度匹配原理确定平台的结构参数。制作样机并与具有非线性力学关系的正刚度结构平台进行比较分析,理论和实验结果表明所设计的平台的常力范围可达2.4 mm,比非线性结构组成的平台增大了1.3 mm,说明了常力平台设计的可行性。所提方法为常力微动平台设计提供了一种更为简易的设计思路。     

整体式空间3自由度精密定位平台的优化设计与试验

根据柔顺薄板的弹性变形原理,设计一种整体式空间三自由度柔顺并联微动平台.分析该平台的输入耦合特性,对三种输入耦合形式对定位精度的影响进行讨论.基于有限元法,给出平台的刚度模型,对平台的结构尺寸进行优化设计,并通过ANSYS仿真分析验证优化结果的正确性.在此基础上进一步建立平台的位置正解和位置逆解方程,对平台的定位精度进行试验研究,提出一种基于理论分析模型的试验修正方法,该方法能有效提高平台的定位精度,研究表明该平台具有亚微米级的定位精度.     

采用伪谱法的再入飞行器最优反馈制导方法

将伪谱最优反馈控制理论应用于再入飞行器制导研究,使用伪谱法进行在线轨道重构,实时反馈更新当前轨道控制量迎角和倾斜角,达到实时最优反馈制导的目的,并采用无量纲化、弹性约束和自适应反馈更新等策略保证算法的实时性。再入飞行仿真表明,轨道重构可以满足实时性要求,阵风干扰下飞行器能达到所要求的终端约束条件,并且制导指令不会出现增加控制难度的抖动现象。     

一种新型激光粉尘浓度在线测量仪的研究

本文提出了一种基于光散射原理的粉尘浓度激光测量新方法，该方法无需预先获取粉尘颗粒的平均粒径，可直接测量浓度。基于新方法设计了一套粉尘浓度在线测量仪，测量仪以8031单片机为核心，具有浓度的实时LED显示和数模输出功能，并通过与上位机的串行通信实现浓度数据的后台存储。该仪器具有新颖的光学构造，可在单片机的控制下进行在线标定和在线光路对中，并已用于某钢厂粉尘排放的实时测量，测量结果表明仪器具有良好的灵敏度和可靠性，可满足实时在线测量粉尘浓度的要求。