基于自适应成长法的散热通道构建技术

应用自然界生物分枝网形态成长机理的自适应成长法对体-点问题进行求解,以每一单元的材料热导率作为设计变量,以设计区域的最高温度最低为设计目标,根据设计领域的温度梯度,逐步将高导热材料填充到设计区域,实现自适应成长。以若干典型体-点问题为算例,通过与现有设计方法的结果进行比较,说明提出的自适应成长技术可有效地应用于散热通道的构建。     

基于自适应成长法的周期性加筋结构拓扑优化设计方法

将自适应成长法应用到周期性加筋结构的拓扑优化设计中,以结构的应变能最小为目标,以加强筋截面积为设计变量,并构建拓扑优化设计模型。为保证优化结构可得到周期性最优拓扑形式,在优化数学模型中加入了周期性约束,并引入敏度过滤函数解决数值不稳定等问题。典型工程结构设计案例表明,提出的方法在周期性加筋结构设计中可得到形态清晰的筋条布局,且设计效率高、适用性广。同时利用所提方法模拟荷叶叶脉生长,获得了与自然界荷叶叶脉相似的布局形态,表明自然界荷叶叶脉分布能使荷叶在承受雨雪等自然载荷作用下的整体刚度最大。     

基于全局优化进行局部优化叠加的大型结构拓扑优化方法研究

针对现有的拓扑优化方法对所指定的设计域内的变量进行全局拓扑优化,从而导致对大型构件拓扑优化时局部区域最佳拓扑结构分布信息丢失的问题,提出一种基于局部结构特性扩散映射的全局拓扑优化方法。该方法首先对设计域内的局部区域进行拓扑优化,得到设计域内局部的优化信息,然后对得到的局部区域优化信息进行整合,得到全局整体的拓扑结构。通过与现有的商业软件ANSYS Workbench和全局优化方法做实验对比,结果表明所提出的优化方法相较于现有的优化方法具有两个优点：第一,所提出的拓扑优化方法可以较好的保留在设计域的局部拓扑结构信息;第二,所提出的拓扑优化方法可以对优化的结构进行尺寸控制。     

板壳结构加强筋优化设计方法

提出一种板壳结构加强筋设计方法,包括加强筋的分布设计和截面尺寸设计。通过研究植物根系成长机理,提出一种改进的自适应成长法用于加强筋的分布设计。相对于目前常用的以材料密度分布表示加强筋分布的拓扑优化方法,改进的自适应成长法以真实的加强筋分布表示,设计结果不需要复杂的后处理过程。相对于改进前的自适应成长法,改进后的自适应成长法对加强筋高度进行限制,更符合工程上的要求;通过在加强筋成长过程中引入稳定指标及退化指标,大大提高了计算效率,算法更符合植物根系的成长机理。通过典型算例的应用说明提出方法的有效性。在自适应成长法得到的加强筋分布的基础上,进一步优化加强筋的截面尺寸,算例表明,通过加强筋截面尺寸优化,结构应变能降低4%,结构减重6%。     

基于hypermesh的吊臂结构优化设计

采用壳、体单元建立了吊臂的有限元模型,通过对结构件的拓扑优化,得出材料的最佳分布路径,从而建立吊臂的最初改进模型.对最初改进模型进行尺寸优化,根据尺寸优化的结果并结合型材尺寸标准选用合适的型材,从而得到吊臂最终的改进模型.     

基于MMA算法的桁架结构自适应成长技术

现有自适应成长技术根据数学规划理论中的库恩塔克条件推导迭代公式,对以应变能为目标,体积为约束的板壳结构加强筋分布优化问题,设计效率高且结果好。但对不同类型的优化问题需要重新推导迭代公式,通用性差,且难以推广到多约束问题。针对现有技术的不足,采用移动渐近线算法(The method of moving asymptotes,MMA)迭代更新设计变量,将自适应成长技术推广应用于桁架结构拓扑优化设计中。讨论了单约束和多约束的典型桁架结构设计问题,并对多载荷工况进行了研究。算例结果表明,所提方法可以得到清晰的杆件分布和具体尺寸信息,设计效率高,适用性好,便于实际工程加工,具有较好的应用前景。     

基于有限元法的某卡车车架优化设计

以Hyperworks软件为平台,建立某卡车车架有限元分析模型,并进行了相应的试验验证。再针对车架第一、五横梁进行拓扑优化,最后对主梁进行尺寸优化,得出最优化的车架结构。结果表明:计算结果与试验结果相吻合,验证了模型的正确性。根据拓扑优化结果,第一、五横梁侧面多个圆孔调整为单个椭圆孔结构,质量减少0.53%;由尺寸优化得,主梁厚度减小了3mm,主梁质量减少8.74%。与原始车架相比,最终优化后车架的刚度变化不大,最大应力增加了0.15%,最大应力的位置由第三横梁转移到主梁,满足设计要求。     

基于变密度法的大型天线系统支撑结构优化设计

大型天线支撑结构的合理设计对满足系统刚强度、轴系精度具有十分重要的意义。基于变密度法的拓扑优化方法根据约束条件和目标函数确定结构内材料最优分布,是合理进行支撑结构内部加强筋设计的一种行之有效方法。推导了以位移为约束,结构质量为优化目标变密度拓扑优化模型;针对某大型天线系统的支撑结构原设计方案中质量较大、结构内加强筋设计不合理出现局部应力集中等问题,设计该结构的三维拓扑优化域,运用该模型以天线系统允许的最小变形为约束条件,以质量最轻为目标进行三维支撑结构的拓扑优化设计,结合载荷传递路径,提出大型天线系统支撑结构内部加强筋设计方案,并采用尺寸优化方法对支撑结构外表面的上支架、底座等位置的板筋厚度进行优化,确定了支撑结构的最终优化方案。经验证,该结构在原方案的基础上减重12.5%,且有效地改善了力传递特性,消除了应力集中现象。     

基于图像识别的烟箱外观检测系统设计

文章针对卷烟厂生产中烟箱外观检测问题,设计了一种基于图像识别的烟箱外观检测系统,旨在提高检测的自动化程度和效率,从而提升企业的生产效率和产品质量。通过需求分析、系统设计、性能评估与优化等研究,构建了完整的系统设计与实现过程。主要通过数据采集与处理设计、图像识别算法设计,实现了烟箱外观的自动化检测,并提出了系统优化策略与方法。通过图像识别的烟箱外观检测系统,为卷烟厂提供了可靠的烟箱外观检测方法,优化了生产流程,提高了企业的竞争力和经济效益。     

一种特大型螺旋桨翻转结构的优化设计方法

传统新产品开发过程中,需要进行产品试制以对产品性能进行检验。但是这种方法对特大型结构件进行设计验证不仅成本非常高,而且设计周期长,有时甚至无法实现。在能源危机的情况下,特大型结构件设计面临的一个重要挑战是如何在减轻自身质量的前提下具备足够的负载能力。文中通过对特大型螺旋桨翻转机结构件的尺寸与拓扑优化的案例研究,提出了一种特大型结构件快速设计与优化的解决方案。该方法利用ANSYS结合HyperMesh软件的尺寸优化和拓扑优化功能,首先对初始设计方案结构进行尺寸优化处理,在满足刚度与强度的前提下,再对其进行拓扑优化修改模型结构,从而减小结构自身质量77%。这种虚拟实验与结构优化技术的结合方法缩短了设计周期、节约了成本,为特大型结构的设计优化提供了技术借鉴。     

薄板结构的加强筋自适应成长设计法

在对自然界分枝系统形态的最优性及其成长机理的研究基础上,以薄板结构的加强筋分布设计为例,提出了一种自适应成长设计法。在给定的载荷及支撑条件下,薄板结构的加强筋从事先选定的一些“种子”出发,在有限元分析的基础上,遵循自适应成长规律,沿着能使结构整体刚度最大的方向成长。对一些典型的薄板结构进行了设计,设计结果表明所提出的方法比现有的设计方法简单而高效。     

自适应SA-PSO优化的威布尔混合分布参数估计方法及应用

针对采用传统参数估计方法得到的模型拟合误差较大的问题,建立多重威布尔混合分布参数估计的非线性最小二乘模型,并提出基于模拟退火（SA）思想的自适应粒子群（PSO）算法进行求解。在PSO算法优化过程中,采用自适应方法调整惯性权重和加速因子,加快其收敛速度;引入模拟退火机制,根据Metropolis准则确定最优粒子的取舍,改善其全局搜索能力。将该方法应用到某型柴油机喷油器失效分布的参数估计中,并与图解法、基于Levenberg-Marquardt的非线性最小二乘法、标准PSO算法、自适应PSO算法求解的结果进行比较,分析所提方法的优化性能及精度。结果表明,该方法能够有效提高多重威布尔混合分布模型参数估计的精度和效率。     

面向制造的连续体结构拓扑优化设计方法研究

为了更好地解决结构拓扑优化的工程实用化问题,研究了一种面向制造的连续体结构拓扑优化设计的方法,即面向制造的分级拓扑优化方法。该方法可使优化结果同时满足设计性能和制造性能的要求。为消除数值不稳定,研究了密度和敏度混合高斯函数过滤算法,该算法能有效解决棋盘格式及网格依赖等数值不稳定问题,并能获得良好的优化结果。利用研究的分级拓扑优化方法和有关算法,对经典算例进行计算,所得结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于VB平台迭代法优化设计超声变幅杆

论述了在VB平台上用迭代法优化设计超声变幅杆的过程。通过VB编程优化设计大大的缩短超声变幅杆设计周期,使设计精度得到显著提高,并且可以设计出用传统的设计方法所无法达到的最优方案。VB编程不但能用于机械设计计算程序,更重要的是能用于机械设计计算的研究,寻找最优的解为设计人员提供最佳的设计建议。     

基于生长时间光谱法的大肠菌群单管定量检测技术研究

通过研究大肠菌群初始接种浓度与达到0.2吸光度所需时间的关系,建立基于生长时间光谱法的大肠菌群单管定量检测技术。通过与多管发酵法比较发现单管定量检测技术的相对标准偏差小于传统的多管发酵法,而且反应所需的时间短,当初始菌浓为101.3cfu/mL时反应时间仅需9h,可以作为大肠菌群快速检测的方法,具有良好的应用前景。     

基于P1N1植物生长算法的车身梁截面快速优化

为了在概念设计阶段快速有效地实现车身梁截面的优化设计,提出一种基于P1N1植物生长算法的截面快速优化方法。该方法结合汽车车身关键截面数据库,同时考虑了车身造型、内部空间、基本性能、制造工艺等方面约束条件。通过提取出截面数据库中的截面节点坐标以及截面性能参数,将数据库中梁截面的节点坐标作为设计变量,导入到P1N1植物生长优化算法中进行优化,从而控制梁截面的形状。建立基于P1N1植物生长算法的相关数学模型,并编制了相应的程序,通过算例验证了该方法能够高效实现车身梁截面的快速优化。     

基于区域优化的等厚对接焊缝图像二值化方法

坡口镜面反射、多层多道焊坡口形貌复杂和飞溅等现象,使图像存在灰度级多、灰度分布不均和随机噪声等问题,为此提出了一种基于区域优化的等厚对接焊缝图像二值化方法。提出自适应定义ROI算法以缩减图像;基于邻域灰度极差值的分布,将ROI图像分为平缓和剧烈两区域;进一步以高质量二值化图像为目标,建立了区域判定优化模型,由最优结果确定焊缝光带区域,将该区域灰度均值作为阈值,完成二值化处理。实验结果的主观和客观评价较优,满足多层多道焊和多厚度规格钢板的实时性焊接要求。     

三次多项式型微段高速自适应前瞻插补方法

为实现微段的高速加工,提出一种三次多项式型高速自适应前瞻插补方法,该方法的实现包括前瞻插补预处理和实时参数化插补两部分。插补预处理时,按轨迹转接点最高速度确定、减速点位置自适应前瞻确定和整体跨段转接点速度校核三个步骤建立连续微段的高速自适应前瞻控制策略。实时插补时,基于三次多项式加减速控制模型为被前瞻插补多微段建立整体跨段参数化插补算法。结果表明,提出的方法能实现连续微段间进给速度的高速衔接与高速加工时减速点位置的前瞻确定,从而大大缩短加工时间并提高加工效率。该方法已成功应用于多坐标数控高速微细加工系统中。