基于Ansys Workbench的快装箱多目标优化设计

目的研究快装箱在压力作用下的静态特性,并对其结构进行多目标优化设计。方法通过Ansys Workbench建立快装箱的几何模型和有限元模型,对快装箱进行静态分析。以快装箱的各箱板厚度和各钢边厚度为设计变量,以快装箱的质量、最大变形量和最大等效应力为目标函数建立多目标优化的数学模型,对快装箱进行多目标优化设计,并且分析对比优化前后的结果。结果通过分析获得的优化前后快装箱的箱板厚度和钢边厚度都有所减小,在保证强度和刚度的条件下,使得总质量减少了9.018%。结论经分析快装箱的多目标优化设计是合理的,在满足使用要求的前提下,减少了总质量,节约了材料,降低了成本。     

空调缓冲衬垫有限元分析及优化设计

目的将有限元分析技术运用于空调包装件的静态堆码和跌落冲击性能分析和优化设计中。方法运用有限元分析软件,建立空调、缓冲衬垫的有限元模型。模拟包装件在静态和动态下的变形受力状况。以衬垫体积最小为目标函数,以衬垫及空调的最大应力值和变形值控制在许用值范围内为边界条件,对缓冲包装衬垫长光面省料槽的开槽宽度和长度进行尺寸优化。结果经过静压分析,缓冲衬垫变形量的最大值达到0.97mm,包装件受到的静应力最大值为1.56MPa;经过跌落分析,空调的最大加速度为493 m/s²,空调外壳受到的最大静应力达到2.3 MPa;衬垫最大应力为1.12 MPa,衬垫应变为0.6%;经过优化分析,省料槽宽度约为26 mm,长度约为141 mm,分析表明衬垫设计满足缓冲防护要求。结论通过仿真分析和优化设计,可以对缓冲衬垫结构尺寸进行改进,在节约材料的同时能有效保护内装产品,可满足运输包装轻量化设计需求。     

泡沫填充夹芯墙多胞结构的耐撞性多目标优化设计

泡沫填充管由于其优秀的能量吸收性能引起越来越多的关注。根据对丝瓜结构的研究,提出一种与丝瓜横截面类似的泡沫填充夹芯墙多胞结构。基于非线性有限元软件LS-DYNA,建立此种泡沫填充夹芯墙多胞结构的轴压分析有限元模型。基于多项式代理模型,采用多目标粒子群优化算法对不同截面形状的多胞结构进行了优化设计。根据优化结果对不同结构的选择给出指导性意见,使结构在满足峰值力限制的情况下拥有最好的吸能特性。本文提出的新型结构在车辆工程及航空航天等领域具有很好的应用前景。     

面向电动汽车租赁的多目标服务组合优化设计

电动汽车租赁行业迅速发展。为满足消费者和企业的综合需求,研究了面向电动汽车租赁的多目标服务组合优化设计方法。借助模糊理论确定各服务项权重,引入失望理论描述顾客的欣喜与失望感知以计算感知绩效,建立方案成本、相容度、市场竞争指数的计算方法,最终提出顾客感知绩效最大、成本最低、方案相容最优、市场竞争力最大的电动汽车租赁多目标服务组合优化设计模型。通过一种面向多阶段的多目标权重确定法对不同阶段的多目标决策设定权重。最后,通过实际项目案例对模型进行有效性验证,针对推广市场的不同阶段分别制定服务组合套餐,目标优化结果显著,为电动汽车租赁企业在服务设计方面提供了科学有效的决策方法。     

机械基础结构多目标拓扑优化设计方法

机械的基础结构在保证具有足够的刚度、强度和稳定性的条件下,经济性也必须要好,因此机械基础结构常采用内部布置有加筋板的箱体结构。以某机械基础结构为例,分别用基于经验设计的内部筋板布置方法和多目标拓扑优化方法进行优化设计,得到了2 种设计方案;比较了2 种方案的动静态力学性能。结果表明,多目标拓扑优化设计的基础结构比一般经验设计的结构,刚度有所提高,而结构质量减小11. 21%,一阶固有频率提高25. 07%。     

UUV耐压结构多目标优化设计

UUV(unmanned underwater vehicle,无人水下航行器)在海洋民用与军事领域具有广阔的应用前景。UUV耐压结构作为影响UUV负载能力及保障UUV航行任务安全高效执行的重要部件,其优化设计有重要意义。为了最大程度地实现减重目标,有效平衡耐压结构质量、结构强度和稳定性之间的矛盾,进而提升UUV综合性能,提出一种基于组合加权响应面法的多目标优化方法。通过试验设计得到初始采样点,利用有限元工具计算响应值并构建代理模型;然后,以折衷规划法对子目标进行归一化处理,采用组合加权法设定子目标权重系数,以进行耐压结构的多目标优化设计。以某型UUV为例,利用所提方法对其梯形肋骨耐压结构进行多目标优化设计,优化后耐压结构质量减轻了6.6%,肋骨应力下降了6.7%,同时满足稳定性要求。在此基础上,分别以质量为优化目标和以质量、结构强度和稳定性为综合优化目标,对不同肋骨形式耐压结构进行优化设计。结果表明:梯形肋骨耐压结构的综合优化效果最佳。该研究方法适用于UUV耐压结构的多目标优化,研究结果可为UUV耐压结构优化设计提供理论指导,具有实际工程意义。     

基于多目标决策方法的反应离子刻蚀机约束环优化设计研究

从反应离子刻蚀设备腔室内部结构细节角度出发,研究腔室约束环对以450 mm为代表大晶圆尺寸刻蚀机流场影响。与同类研究相比,本文旨在突出研讨仿真模型的精确性与边界条件比较设置准则的重要性。本文首先介绍刻蚀机腔室约束环的结构及其功能并提出高精度粘度修正的实现方法并计算腔室流体气压分布。提出了腔室气压分布的多目标问题,采用遗传算法求解,并通过多目标决策对优化结果进行评价和排序,得到最适合的优化结果。最后,给出约束环设计结果并得出约束环可以优化腔室内气流分布轮廓的结论。     

遗传算法在轮胎结构多目标优化设计中的应用

在轮胎结构设计中应用一种基于共享小生境技术的遗传算法(简称Pareto GA),用来求解多目标优化问题的Pareto最优解集合。在综合考虑轮胎带束层的耐久性和轮胎重量的基础上,通过三维有限元分析和室内耐久性试验建立了优化轮胎带束层的数学模型,采用Pareto遗传算法对该数学模型进行求解,获得了分散性很好的Pareto最优解集合。为了检验优化的效果,应用三维有限元分析技术,对优化胎与原胎进行了分析与对比。结果表明,该优化过程达到了预期的目的。     

汽车乘员舱多层吸声材料的多目标优化

建立了汽车的统计能量分析模型,进行仿真与实验的误差分析,验证了所建模型的有效性,然后选取四层吸声材料布置于乘员舱顶棚,采用优化拉丁方法,以其厚度为设计变量,为降低驾驶员耳旁噪声和满足汽车结构轻量化和低成本的要求,以驾驶员头部声腔A声级降低幅度、吸声材料重量、降噪效率、材料价格和性价比为优化目标,选取30个样本点进行试验设计并通过计算得到全部响应值,之后建立了Kriging近似模型,为验证该近似模型模拟精度,任选三个新的样本点分析近似模型和仿真结果间的误差,最后以近似模型为基础执行多目标优化,与吸声材料初始组合相比,A声级降低幅度反而减小了0.289dB,但重量降低了54.8%,降噪效率提高了85.6%,材料价格降低了21.1%,性价比提高了6.0%。     

某型飞机机翼结构多参数综合优化设计

在翼尖位移、平均应力水平、模态频率均满足设计要求的情况下,通过软件演算对三墙形式机翼结构的多项参数属性进行联合调整从而达到结构质量最小、尺寸最优的设计目的,并得到理想的多参数综合优化分析正向设计结果。     

家用空调室外机配管动力学分析及优化设计

利用有限元仿真技术对某型家用空调室外机管路进行了动力学分析,掌握了原始管路的模态及谐响应结果并根据结果对管路进行优化,从仿真及试验角度对优化管路进行了分析及试验验证,结果表明：采用仿真技术对室外机管路进行优化设计是可行的,取消管路用于减震的阻尼块、橡胶块,提高了管路质量一致性及可靠性。     

基于分析的空调系统运行控制的多目标优化

针对空调系统运行效率低下,且运行过程中子系统之间相互影响、相互制约的问题,本文基于分析方法提出一种空调系统多目标运行优化方法,以提高空调系统整体的运行效率。以某机场航站楼空调系统为研究对象,采用分析方法建立了空调系统的生产结构图,并根据生产结构将空调系统划分为3个子系统。在建立子系统分析模型的基础上,以3个子系统的最小损为优化目标,采用多目标粒子群优化算法(MOPSO)对空调系统的运行参数进行优化。针对某一典型日的运行工况对空调系统进行多目标优化,结果表明:相对于空调系统的原始控制方式,采用多目标运行优化方法可以有效减小空调各个子系统以及整个系统的损,使空调系统的运行效率明显提高,达到了节能的目的。     

产品操作界面元素布局多目标优化设计

目的针对产品设计中操作界面布局设计时存在的随意性、不确定性大等问题,使用多目标优化设计的方法,寻找界面元素的最优布置,以提升界面的使用舒适性和人机交互效率。方法在分析了工效学准则和界面布局美度评价准则的基础上,确立了层次性、相关性、简洁性和舒适性四个界面布局基本原则,并依据原则构建了界面元素布局多目标优化数学模型,在此模型的基础上采用改进的遗传算法,建立基于遗传算法的界面元素布局多目标优化方法。结果给出产品操作界面布局设计的基本原则,提出一种基于遗传算法的产品操作界面元素布局的多目标优化方法及流程。结论提出的布局原则和优化方法能较好地协助设计师获得满足设计需求的布局方案,实例结果表明了理论模型的合理性与遗传算法对于界面元素布局多目标优化问题求解的有效性。     

消声器的动态优化设计

空压机噪声呈明显的中低频特性,需要在进、排气口处安装抗性消声器.在消声器的设计过程中,采用计算机可视化虚拟设计与试验研究的方法,这样可以获得消声量明显提高、体积相对较小的益处.     

液晶电视包装件有限元分析及优化设计

目的将有限元分析技术应用于液晶电视包装件的抗压、抗振性能分析和优化设计中。方法应用Ansys Workbench分析软件,建立液晶电视、缓冲衬垫和瓦楞纸箱的有限元模型。模拟包装件在物流运输和仓库堆码时,包装件受压时的变形受力情况,以及运输过程中的振动情况。以包装件的质量、固有频率及最大变形量为目标函数对液晶电视缓冲衬垫进行多目标优化设计。结果经过静压分析,液晶电视缓冲衬垫最大变形量为0.362 mm,包装件所受最大应力为70 339 Pa;经过模态分析,包装件的一阶固有频率为7.7471 Hz。经过优化分析,缓冲衬垫高度和顶部凹槽深度的最佳设计点分别为200.83,19.34mm,与原始设计值相比,包装件各项性能得到了显著提升。结论通过对液晶电视仿真分析和优化设计,可以对缓冲衬垫结构尺寸进行改进,降低了产品破损率同时节约材料。     

基于ANSYS的产品缓冲包装的分析与设计

以被包装产品的计算机模型为研究对象,以有限元分析软件ANSYS为平台,通过对产品的静态和动态的仿真分析来确定产品的脆值、固有频率等缓冲包装设计的重要参数,并以此为设计依据,来设计产品的缓冲包装衬垫和外包装箱.在设计产品缓冲包装的同时,可以通过ANSYS的优化分析模块对缓冲包装进行优化分析,以避免过度包装并节省包装成本.该研究可以大大缩短并简化缓冲包装的设计流程,其结果也更为科学可靠.     

基于正交试验的枕型空气衬垫优选方法

目的 基于正交试验的方法,探究枕型空气衬垫的规格、初始充气压强、温度、压缩速率在准静态压缩试验下对其缓冲性能影响的主次关系,得到一组使衬垫缓冲性能优良稳定的试验变量和一种枕型空气衬垫的优选方法.方法 采用正交试验的方法设计L9=(34)的正交试验,以枕型空气衬垫为研究对象进行准静态压缩试验,将试验结果归纳整理并进行极差分析和综合优选,判断所研究因素对枕型空气衬垫缓冲性能影响的主次关系,综合优选缓冲性能最优的枕型空气衬垫.结果 通过极差分析,得到了影响枕型空气衬垫缓冲性能的主次因素,由主到次依次为枕型空气衬垫规格、初始充气压强、温度、压缩速率,继而结合试验的易操作性综合优选了枕型空气衬垫的规格为100 mm×150 mm,初始充气压强为5 kPa,温度为30℃,压缩速率为100 mm/min,确定了一组使衬垫缓冲性能优良稳定的试验因素.结论 采用正交试验方法综合优选缓冲性能最优的枕型空气衬垫这一方法是可行的,结果也明确了4个试验变量对枕型空气衬垫缓冲性能影响的主次关系,这种思路能够为后续类似缓冲包装试验研究设计提供参考.