基于Kriging近似模型的某轿车前悬架不确定性优化

针对前悬架确定性优化没有考虑参数不确定性时存在的问题,提出了一种考虑不确定性因素的前悬架不确定性优化方法。应用ADAMS/Car建立了某轿车麦弗逊式前悬架模型,在ADAMS/In-sight中进行了悬架设计硬点参数的灵敏度分析,针对灵敏度较大的设计硬点参数和所考虑的不确定性量,建立了车轮定位参数在车轮跳动过程中的Kriging近似模型,简化了优化过程。针对该近似模型进行了动力学分析,运用经过改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和隔代遗传算法(IP-GA)进行了多目标不确定性优化求解。优化结果表明,该不确定性优化方法具有较高的有效性和精确性。与确定性优化结果的对比表明,不确定性优化具有更好的鲁棒性。     

近海废弃物收集系统压缩装置运动学与动力学分析

以近海废弃物收集系统压缩装置为研究对象,对其进行运动学分析,推导出推板和液压缸相关运动参数关系,并通过Matlab软件进行数值计算.数值计算结果表明:推板的运动参数随液压缸运动参数的变化而变化,基本保持线性相关.基于ADAMS软件对压缩装置做动力学仿真,得到仿真后的推板参数与液压缸参数随时间变化的曲线.仿真结果表明:装...     

基于Kriging近似模型的车身气动低阻低噪协同优化研究

本研究应用CFD仿真技术和Kriging近似模型方法,建立了车身造型因子与气动阻力和气动噪声之间的响应关系,并利用协同优化算法对两学科的耦合关系进行了协调优化,最后采用多岛遗传算法找到了最优解。结果表明,气动阻力值降低了1.81%,车侧前窗气动噪声降低了11.12%,实现了车身气动低阻低噪的协同优化。本研究采用协同优化算法探索了汽车气动阻力与噪声之间的耦合关系,为汽车的空气动力学外形设计及优化提供一种有效的方法。     

可逆约束系统参数匹配优化研究

针对可逆约束系统中可逆预紧式安全带与安全气囊优化匹配的问题,建立某车型驾驶员侧约束系统仿真模型,分别对碰撞前自动紧急制动作用下乘员动态响应,以及碰撞中乘员损伤指标进行验证分析。将试验设计,Kriging代理模型以及第二代多目标遗传算法相结合,以可逆约束系统6个关键参数为输入变量,以乘员头、胸、颈、大腿的损伤值为优化目标,开展多目标优化研究,并利用加权损伤指标(Weighted injury criteria,WIC)评价最优匹配方案。结果表明:与优化前相比较,优化后的约束系统能够有效降低乘员损伤值。当碰撞初速度为56 km/h时,最优匹配方案使胸部、颈部、大腿损伤值分别降低6.61%、28.99%、16.12%,WIC值降低4.99%,头部损伤值基本没有变化;将碰撞初速度增大至64 km/h后,最优匹配方案表现出更好的保护效果,乘员头部、胸部、颈部、大腿损伤值分别降低26.19%、33.21%、20.49%、6.11%,WIC值降低28.01%。     

柱状耐压结构参数化分析与多目标优化研究

为提高柱状耐压结构设计效率与性能,确定了强度及稳定性分析方法,对于初始方案进行了分析.利用Python语言针对Abaqus软件进行了二次开发,利用iSight软件对于Abaqus进行了集成,设计了耐压结构参数化分析流程,可实现柱状耐压结构的自动建模与分析.利用最优拉丁超立方方法进行了样本点的选取,对于设计变量进行了灵敏...     

非自锁螺纹连接空间解锁装置优化设计与研究

空间解锁装置是实现航天器与其附件连接与分离的关键部件。针对非自锁螺纹连接空间解锁装置在发射、升空过程中受到冲击、振动等载荷的影响从而存在主动力源(加载螺母)松脱失效风险的问题,对非自锁螺纹连接空间解锁装置解锁机理进行了分析;通过多目标优化算法对冗余驱动机构的冗余动力源进行了设计;同时选用超越离合器作为冗余驱动机构的传动主体,不但能够保证装置在主动力源失效的情况下顺利解锁,还能有效避免冗余动力源与主动力源在装置正常工作情况下易产生干涉的问题。最后对冗余机构驱动下的空间解锁装置进行了动力学仿真分析及试验验证,结果显示冗余驱动机构能够迅速、可靠地完成装置的解锁任务。     

自卸车发动机舱内热流场分析及优化

自卸车发动机舱为半开放式,且舱内散热负荷大,为避免发动机舱内散热不足、局部热害等问题,结合实车测试与CFD仿真方法分析了舱内热流场散热特性,分析结果表明,发动机舱内风扇罩上部边缘处的回流和紧贴甲板的流动会导致舱内上部热源散热不足。在甲板上增加一组导流板,基于Kriging近似模型方法对其布局进行优化后,舱内热流场得到改善,流向上部热源的冷却气流增加了13.8%,空气温度高于370K的高温区域显著减小。     

自调节式水下沉物打捞装置的研究与应用

简要说明了自调节式水下沉物打捞装置的组成,并详细介绍了打捞装置的工作过程,重点阐述了通过运动护罩的移动来调节气囊的浮力,从而达到自调节的功能,并对回收装置的使用特点作了简要说明.     

产品喷涂装置Fluent仿真内部流场数值分析

现代工业设计智能分析机械喷涂的实际操作过程中,存在喷涂不均、喷幅上重或下重等问题。针对此类问题,利用数值仿真方法,通过Fluent软件中气-液两相流模型,对颗粒介质在喷枪内的流动状况进行数值模拟,分析喷幅分裂、喷涂不均、喷幅中央过厚等问题的原因,提出调整喷涂压强、喷嘴口径渐扩的变化率等解决措施。     

基于网格变形技术的白车身多目标形状优化

市场的竞争压力促使汽车厂商致力于加快车身开发的进程,而基于计算机辅助工程(Computer aided engineering,CAE)的车身结构优化技术由此而成为业内的研究热点。与传统的尺寸优化不同,形状优化在工程优化中具有更大的潜力。将网格变形技术引入形状优化,提出基于近似模型的多目标形状优化方法。利用网格变形技术定义形状变量,并根据灵敏度信息筛选优化变量;采用优化拉丁方试验设计对设计空间均匀分布样本点,进一步拟合高精度的Kriging模型;运用多目标粒子群算法,保持其余性能指标满足预期的前提下,以白车身弯曲刚度和质量为目标进行优化。研究表明,所提出的优化方法成功用于白车身的多目标优化,设计者可根据优化结果权衡各个目标,以指导最终的决策。     

近海废弃物收集系统压缩装置的疲劳寿命分析

针对近海废弃物收集系统中压缩装置在焊接处易产生裂纹等问题,对压缩装置的推板进行了疲劳寿命分析.首先基于有限元法对推板进行静力学分析,得到推板在理论载荷和约束下的应力应变云图.结果表明:推板强度能够满足设计要求,最大受力区域位于推板顶部,推板变形较大.为保证推板的安全性,对推板的结构做出改进,并进一步对改进后的推板做静力...     

真空吸尘车吸尘口的流场仿真和结构优化

运用计算流体力学技术对真空吸尘车吸尘系统的流场进行仿真分析与结构优化.仿真采用非结构网格对吸尘口进行网格划分,运用标准双方程作为湍流计算模型.通过对初始设计方案的流场仿真分析,得出影响吸尘效率的原因为结构所引起的不合理流场分布.通过将原有简单连接方式的结构改进为过渡连接和吸盘上平面带收缩角的结构实现了流场分布的合理化,提高了吸尘效率.     

环形移动装置的精度分析与优化研究

针对环形焊缝自动焊接装置中移动装置存在的低精度、高成本等问题,将精度可靠性的评价方法应用到移动装置的精度分析与优化中。基于多体系统理论建立了移动装置的误差模型,采用蒙特卡洛法对移动装置的运动误差进行了精度分析。以精度分析中误差敏感度的分析结果为基础,建立了以移动装置制造成本最低为优化目标、以满足精度可靠性设计要求为性能约束的移动装置精度分配优化模型,利用多岛遗传算法与蒙特卡洛法相结合对移动装置的误差源进行了精度分配优化设计。研究结果表明,移动装置经过优化后,精度可靠性达到设计要求,且与经验设计相比,制造成本降低19.1%,为环形移动装置的加工制造提供了依据。     

非全周开口滑阀的流场特性及其优化

针对滑阀液动力的优化问题,对非全周开口、内流式滑阀流场特性进行了研究,对其阀套结构进行了优化。首先,采用两相流模型,利用动网格技术、UDF功能模拟了阀芯的运动状态,通过仿真计算了阀芯运动状态下的瞬态流场,同时分析了阀芯静止时的稳态流场;然后,研究了滑阀阀芯的运动速度、流量变化、阀口开度对液动力的影响;最后,提出了一种把阀套进油孔由直孔改为斜孔的方法来优化滑阀的液动力,并对不同倾斜角和阀口开度时的滑阀液动力进行了比较。研究结果表明：相较于瞬态液动力,滑阀的稳态液动力更大;在阀芯运动速度快、流量大,且阀口开度小于0.5 mm时,滑阀的瞬态液动力比较大,因而其影响也不可忽视;优化后的阀套结构可以有效减小液动力,倾斜角在15°～20°范围内时其优化效果最好;该研究结果可为滑阀结构的优化设计提供有益的参考。     

凝结核粒子计数器的流场数值模拟及流量配比优化

为推进凝结核粒子计数器(CPC)的研发并提升其检测性能,系统开展了 CPC 粒子生长器内的流场数值模拟和流量配 比优化研究。 对粒子生长器的基本结构和分析模型进行设计建立,通过 Fluent 软件模拟研究了粒子生长器内流场的参数分布 情况,以及流量配比对饱和度等参数变化和 CPC 理论计数效率的影响。 模拟结果表明,鞘流结构能够约束气溶胶颗粒保持在 流场轴心处饱和度高的位置流动,且流量比越高,气溶胶颗粒的扩散范围越小;在一定范围内提升流量比可以增大蒸汽质量分 数以及饱和度的值,降低临界直径。 在最优化流量参数下,所设计粒子生长器颗粒扩散范围仅 4 mm,流场内最高饱和度值可达 7 以上。 基于数值模拟数据,自主研发了 CPC 测量系统,并开展了计数效率校准实验,结果表明在 7 ~ 200 nm 粒径范围内 13 个 点位的校准相对误差均低于 9% ,符合校准规范。 因此,基于数值模拟的 CPC 内粒子生长器结构设计及操作参数优化对 CPC 的 研发具有指导意义。     

矿用装载机工作装置有限元分析及结构优化

工作装置是装载机的核心部位,同时大臂和小臂又是工作装置中的主要受力部分,但大臂和小臂受力复杂,边界条件难以确定,单独进行分析比较困难。故以某款小型装载机的整个工作装置为研究对象,利用Hyper Works软件建立有限元模型,并对工作装置的两种典型危险工况进行静力学强度分析。依据计算结果,对工作装置中的大臂进行了基于变密度法的的拓扑优化设计。优化后的大臂减重了34%,同时最大Von misises应力下降了36%。这表明该优化方案满足强度要求,具有可行性,对其他工程机械的设计具有一定的指导意义。     

PECVD布气装置气流场的模拟分析

采用Fluent、Templot等相关软件对PECVD布气装置气流的流动过程进行模拟,并进行可视化分析;得出气流入口采用直口开孔方式,同时,气流入口到布气板距离L=4.5mm时布气最均匀,这为均匀布气装置的研制提供了依据。     

超磁致伸缩驱动器磁场性能分析与优化

为使超磁致伸缩驱动器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)获得稳定的机械输出性能,以尺寸10mm×100mm的GMM棒所设计的GMA为研究对象,建立GMA驱动线圈和偏置永磁圆筒磁场有限元模型,利用ANSYS Maxwell软件进行仿真分析,得到了不同因素对GMA轴线上平均磁场强度和磁场均匀度的影响;并利用正交试验设计方案得到了影响GMA磁场均匀度4个因素的主次顺序和最佳组合方案。研究结果表明:4个因素的主次顺序是偏置永磁圆筒壁厚dp、驱动线圈厚度dq、驱动线圈长度Lq和偏置永磁圆筒长度Lp;最优组合方案是dp=1mm,dq=14mm,Lq=104mm,Lp=106mm,研究结果为GMA磁场优化及结构设计提供了一种方法。     

Measurement and analysis of the flow field in a pulsatile ventricularassist device

A pneumatically driven ventricular assist device (VAD) of unconventional geometry, designed to mitigate adverse haemostatic phenomena by optimization of flow patterns, was investigated using two-component laser Doppler anemometry (LDA). Data were taken on a rectilinear grid over two orthogonal traverses, allowing synthesis of three-dimensional velocity vectors over most of the grid. The resulting data were examined by two-dimensional and three-dimensional static and animated computer graphic visualizations of the time-varying vector fields. This analysis revealed illuminating and previously unobserved features of the complex flow fields within pulsatile VADs and identified design considerations that bear upon minimization of turbulence and of flow recirculation and stasis. The findings of this study suggest that, while total abolition of undesirable flow phenomena in a diaphragm-type blood pump is probably impossible, comprehensive investigation in vitro can engender considerable improvements in the efficacy of a device.     

Simulation analysis and optimization design for wide band piezoelectric oscillator of energy harvesting device

An L type broadband piezoelectric energy harvesting device was proposed in this paper, and the finite element model of L-type piezoelectric vibrator is est