基于近似模型的蓄电池工程车电池布局优化 被引量：2

1

作者 申阳 朱浩 +2 位作者 许广泰 熊新 熊雄 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第26期11263-11270,共8页

蓄电池工程车中蓄电池的重量大、数量多,其布局对车辆的整体性能影响较大。为优化车架的电池布局以及解决优化过程中频繁调用有限元仿真的问题,提出了一种响应面近似模型与多岛遗传算法相结合的蓄电池布局优化设计方法。首先建立了蓄电... 蓄电池工程车中蓄电池的重量大、数量多,其布局对车辆的整体性能影响较大。为优化车架的电池布局以及解决优化过程中频繁调用有限元仿真的问题,提出了一种响应面近似模型与多岛遗传算法相结合的蓄电池布局优化设计方法。首先建立了蓄电池工程车车架的参数优化模型、设计变量与目标函数的二阶响应面近似模型,然后采用多岛遗传算法对优化模型进行求解,使用动力学指标评定解的优劣,并选择一个最优解作为最优电池布局方案,最后使用缩尺车架模型对优化结果进行了试验验证。结果表明:蓄电池优化后的车架最大变形减小50.9%,最大等效应力减小37.9%,最大垂向振动加速度减小了14.6%,仿真与试验结果的误差为7.1%,达到了优化设计的目的。 展开更多

关键词 蓄电池工程车 响应面近似模型 布局优化 多岛遗传算法

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基于响应面法的燃料电池商用车储氢系统多目标优化设计 被引量：7

2

作者 陆文丽 黄伟 +2 位作者 许恩永 陈萌竹 兰克俊 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2023年第5期58-64,共7页

以某燃料电池商用车储氢系统为研究对象,为提升其抗冲击能力和满足结构轻量化设计要求,利用HyperMesh软件建立储氢系统有限元模型,对其结构进行多目标优化设计。依据GB/T 26990—2011要求对储氢系统进行仿真分析,仿真分析结果表明,氢气... 以某燃料电池商用车储氢系统为研究对象,为提升其抗冲击能力和满足结构轻量化设计要求,利用HyperMesh软件建立储氢系统有限元模型,对其结构进行多目标优化设计。依据GB/T 26990—2011要求对储氢系统进行仿真分析,仿真分析结果表明,氢气瓶与固定部件的相对位移小于13 mm,固定部件强度、刚度均满足国标要求;但氢气瓶受向上8 g冲击力时储氢系统框架的最大应力超过材料屈服强度。结合储氢系统结构质量分布情况,选取储氢系统框架关键部件厚度作为设计变量,以储氢系统质量和氢气瓶受向上8 g冲击力时框架最大应力为优化目标,运用最优拉丁超立方试验设计,建立响应面近似模型,最后采用第二代非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II,NSGA-Ⅱ)进行多目标优化。结果表明,优化后储氢系统的质量减少了3.6%,氢气瓶受向上8 g冲击力时储氢系统框架最大应力减小了20.2%,满足强度、刚度要求,优化后的框架设计更加合理,储氢系统结构安全性和轻量化程度均得到提升。 展开更多

关键词 储氢系统 最优拉丁超立方 响应面近似模型 第二代非支配排序遗传算法

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基于响应面法的龙门混凝土浇灌机优化设计 被引量：3

3

作者 韩露男 于兰峰 潘益明 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2019年第5期47-51,82,共6页

龙门混凝土浇灌机作为一种新型的混凝土浇灌设备,其设计多依赖于经验,设计的机身结构有较大的刚度、强度余量。为了充分发挥材料的承载性能,减少结构自重,提出了一种以龙门混凝土浇灌机各主要构件板厚为设计变量的优化方法。优化方法基... 龙门混凝土浇灌机作为一种新型的混凝土浇灌设备,其设计多依赖于经验,设计的机身结构有较大的刚度、强度余量。为了充分发挥材料的承载性能,减少结构自重,提出了一种以龙门混凝土浇灌机各主要构件板厚为设计变量的优化方法。优化方法基于龙门混凝土浇灌机有限元模型,采用多学科优化软件ISIGHT中的拉丁超立方试验法对有限元模型进行灵敏度分析,筛选出对目标函数和约束函数影响较大的设计变量。利用筛选出的设计变量构建目标函数的响应面近似模型,最后采用多岛遗传算法对目标函数寻优。优化结果表明,在保证结构性能的前提下,龙门混凝土浇灌机结构质量减少了3979kg,与优化前质量相比降低了16.7%,优化效果显著,对龙门混凝土浇灌机的结构设计及改进有重要的实际意义。 展开更多

关键词 龙门混凝土浇灌机 拉丁超立方试验法 优化设计 响应面近似模型

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近似模型在非均匀环肋圆柱耐压壳优化中的应用研究 被引量：4

4

作者 王建 庞永杰 +2 位作者 程妍雪 杨卓懿 刘伟 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第11期1331-1338,共8页

为提高潜水器耐压壳的稳定性和材料的利用率,该文在圆柱耐压壳设计中引入了非均匀肋骨布置方案,采用不等刚度不等间距分布的肋骨形式。在优化过程中,引入了近似模型技术,提出基于近似模型的非均匀环肋圆柱壳结构优化设计方法,通过试验... 为提高潜水器耐压壳的稳定性和材料的利用率,该文在圆柱耐压壳设计中引入了非均匀肋骨布置方案,采用不等刚度不等间距分布的肋骨形式。在优化过程中,引入了近似模型技术,提出基于近似模型的非均匀环肋圆柱壳结构优化设计方法,通过试验设计在设计空间内选取样本点,建立近似模型,并以此搭建了近似模型优化策略对环肋圆柱耐压壳进行优化。研究结果表明,对于非均匀环肋圆柱壳采用合理的肋骨布置方案能有效地提高其力学性能及材料利用率;二阶RSM近似模型和RBF近似模型均能合理反映样本空间的样本点,基于近似模型优化方法能以较小的计算量克服优化过程中出现的数值噪声和错误。良好的优化结果表明该优化方法具有广泛的应用前景和空间。 展开更多

关键词 近似模型 非均匀环肋圆柱壳 优化设计 响应面近似模型 神经网络近似模型

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基于疲劳寿命的悬架控制臂多目标稳健性优化 被引量：2

5

作者 孙涛 蒋荣超 刘大维 《机械设计》 北大核心 2025年第1期85-93,共9页

轻量化设计是减少汽车尾气排放和燃油消耗的重要途经之一,而设计参数的不确定性会影响优化设计结果的可靠性。文中以汽车麦弗逊悬架下控制臂为研究对象,对其模态及刚度进行有限元分析,并采用名义应力法对其进行疲劳寿命预测。基于网格... 轻量化设计是减少汽车尾气排放和燃油消耗的重要途经之一,而设计参数的不确定性会影响优化设计结果的可靠性。文中以汽车麦弗逊悬架下控制臂为研究对象,对其模态及刚度进行有限元分析,并采用名义应力法对其进行疲劳寿命预测。基于网格变形技术将控制臂的7个关键几何参数定义为设计变量,以疲劳寿命和质量为优化目标,基于响应面和克里金近似模型,以及NSGA-Ⅱ算法对控制臂进行多目标确定性优化,采用熵权TOPSIS法挖掘Pareto解集的最优解。针对设计变量的不确定性,在确定性优化中加入6σ约束对控制臂进行多目标稳健性优化。优化结果表明:在刚度和模态满足设计要求的同时,控制臂的质量减小了4.83%,寿命提高了83.95%,所有性能均达到8σ水平,取得较好的优化效果。 展开更多

关键词 悬架控制臂 疲劳寿命 确定性优化 稳健性设计 响应面近似模型

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铸铝一体化车门的多目标可靠性优化设计 被引量：4

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作者 吴勃夫 吴姚烨 +2 位作者 贝璟 吴宗扬 孙亮 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期188-200,共13页

为提升车门的轻量化水平与性能,采用“材料—结构—性能”一体化集成方法设计铸铝一体化车门。基于构建的铸铝一体化车门有限元模型,以车门的厚度为设计变量,采用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络近似模型和二阶响应面近... 为提升车门的轻量化水平与性能,采用“材料—结构—性能”一体化集成方法设计铸铝一体化车门。基于构建的铸铝一体化车门有限元模型,以车门的厚度为设计变量,采用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络近似模型和二阶响应面近似模型并分别结合二代非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)、多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法以及多岛遗传算法(multi-island genetic algorithm,MIGA)对车门的下沉刚度工况位移、上扭转刚度工况位移、下扭转刚度工况位移、一阶弯曲模态频率、一阶扭转模态频率和质量进行确定性优化设计。在此基础上,考虑材料及加工制造等不确定性因素,对确定性优化解的质量水平进行6Sigma可靠性分析与优化。结果表明,二阶响应面近似模型与MOPSO算法的优化组合方案实现了车门的最佳轻量化,RBF神经网络近似模型与MOPSO算法的优化组合方案实现了车门下沉刚度工况位移的最小化。上述2种组合分别实现了车门轻量化与安全化的设计目标。研究结果可为车身零部件的优化设计提供参考。 展开更多

关键词 铸铝一体化车门 轻量化 径向基函数神经网络近似模型 二阶响应面近似模型 多目标粒子群优化算法 6Sigma可靠性

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多目标遗传算法在整车轻量化优化设计中的应用研究 被引量：25

7

作者 张勇 李光耀 王建华 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期500-503,共4页

采用D-最优试验设计方法对汽车前部关键吸能部件的材料和板料厚度进行多参数空间的样本数据设计;为提高计算效率,将能够代表整车正面碰撞过程的高精度多参数近似模型引入到整车轻量化优化设计中,并利用多目标遗传算法对近似模型进行优化... 采用D-最优试验设计方法对汽车前部关键吸能部件的材料和板料厚度进行多参数空间的样本数据设计;为提高计算效率,将能够代表整车正面碰撞过程的高精度多参数近似模型引入到整车轻量化优化设计中,并利用多目标遗传算法对近似模型进行优化,使得车身前部吸能部件的板料厚度和材料得到合理配置,同时也使得整车质量和B柱加速度尽可能最小。在车辆安全性满足CMVDR294安全法规的同时,也在一定程度上减小了整车的质量。 展开更多

关键词 轻量化 D-最优试验设计 响应面近似模型 多目标遗传算法

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并联混合动力汽车传动系速比优化 被引量：4

8

作者 高建平 乔宏冰 +2 位作者 郗建国 葛坚 赵金宝 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2014年第6期25-29,5-6,共5页

为了进一步提高混合动力汽车燃油经济性,使用仿真软件Cruise建立整车性能仿真模型,并集成到优化平台Isight软件中,对传动系速比参数进行优化和匹配。为了提高优化速度,建立了响应面近似模型作为优化时的代理模型,并利用Isight软件中的... 为了进一步提高混合动力汽车燃油经济性,使用仿真软件Cruise建立整车性能仿真模型,并集成到优化平台Isight软件中,对传动系速比参数进行优化和匹配。为了提高优化速度,建立了响应面近似模型作为优化时的代理模型,并利用Isight软件中的多岛遗传算法和序列二次规划算法建立组合优化算法。研究结果表明:优化后在满足整车动力性设计指标的前提下,循环工况下的百公里综合油耗降低了7.20%,优化速度提高了30倍。 展开更多

关键词 混合动力汽车 传动系速比 响应面近似模型 组合优化算法

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自激振荡脉冲射流减阻特性的多目标优化设计

9

作者 汪朝晖 冯亚楠 高全杰 《机械设计与制造》 北大核心 2022年第8期47-53,共7页

自激振荡腔室结构的无量纲参数对自激振荡脉冲射流减阻特性有重要影响。以上下游管径比d2/d1、上游入口管腔径比DT/d1和腔室长径比L/DT为三个关键结构参数,以出口壁面平均剪切应力表示壁面摩擦阻力,以出口流道平均速度梯度表示流体内摩... 自激振荡腔室结构的无量纲参数对自激振荡脉冲射流减阻特性有重要影响。以上下游管径比d2/d1、上游入口管腔径比DT/d1和腔室长径比L/DT为三个关键结构参数,以出口壁面平均剪切应力表示壁面摩擦阻力,以出口流道平均速度梯度表示流体内摩擦阻力,分析了无量纲结构参数对自激振荡脉冲减阻特性的影响。采用大涡模拟数值方法和面心复合设计相结合,计算得到了初始样本点集。通过面心复合设计与响应面法结合来建立响应面近似模型,并采用NSGA-II算法对自激振荡腔室无量纲结构参数进行多目标优化,得到自激振荡腔室无量纲结构参数的Pareto最优解集,并引入权重与中心点结构进行对比。结果表明:d2/d1对出口壁面平均摩擦阻力起主导作用,并随着d2/d1的增大而减小,d2/d1,DT/d1,L/DT无明显交互作用。DT/d1对出口流道平均内摩擦阻力起主导作用,并随着DT/d1的减小而减小,d2/d1与L/DT之间存在明显交互作用。与中心点结构相比,出口壁面平均摩擦阻力和出口流道平均内摩擦力分别减少了43.01%和54.52%。经过多目标优化后的自激振荡腔室减阻性能得到了显著提高,研究结果为自激振荡脉冲减阻增输装置设计提供理论基础。 展开更多

关键词 自激振荡 多目标优化 面心复合设计 响应面近似模型 壁面剪切应力 法向速度梯度 脉冲射流减阻

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碳纤维复合材料控制臂多尺度多目标优化 被引量：5

10

作者 金振超 蒋荣超 +1 位作者 刘大维 孙海霞 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S02期103-108,共6页

为实现悬架控制臂轻量化设计,采用碳纤维复合材料(CFRP)对钢制控制臂进行材料替换,并利用多层次优化方法对CFRP控制臂进行铺层优化。基于多尺度分析方法,考虑碳纤维复合材料细观结构参数及铺层角度对控制臂宏观性能的影响,选取细观尺度... 为实现悬架控制臂轻量化设计,采用碳纤维复合材料(CFRP)对钢制控制臂进行材料替换,并利用多层次优化方法对CFRP控制臂进行铺层优化。基于多尺度分析方法,考虑碳纤维复合材料细观结构参数及铺层角度对控制臂宏观性能的影响,选取细观尺度下纤维束截面高度、宽度、纱线曲折度、单位长度经纬纱数量及四个经典铺层角度作为设计变量,以控制臂的质量最小、一阶模态频率最高为优化目标,以刚度和强度为约束条件,结合响应面近似模型和NSGA-Ⅱ优化算法对碳纤维复合材料控制臂进行多尺度多目标优化,得到Pareto解集。优化结果表明,在刚度满足使用性能要求下,CFRP控制臂的质量较钢制控制臂下降了65%,且强度、振动特性等性能得到大幅提升,轻量化效果显著,可为碳纤维复合材料结构件的轻量化设计提供参考。 展开更多

关键词 悬架控制臂 轻量化 多尺度 响应面近似模型 多目标优化

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单帽型薄壁梁弯曲吸能特性研究及多目标优化 被引量：2

11

作者 章德平 王峰 +1 位作者 高勇 杨军胜 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第9期217-220,共4页

薄壁吸能结构的抗弯性能对于汽车碰撞安全是至关重要的,然而影响薄壁结构吸能特性的因素非常复杂,在具体结构设计的过程中还需要兼顾轻量化因素,这就使得薄壁结构弯曲吸能特性的优化工作难以开展。为了解决上述问题,对单帽型薄壁梁抗弯... 薄壁吸能结构的抗弯性能对于汽车碰撞安全是至关重要的,然而影响薄壁结构吸能特性的因素非常复杂,在具体结构设计的过程中还需要兼顾轻量化因素,这就使得薄壁结构弯曲吸能特性的优化工作难以开展。为了解决上述问题,对单帽型薄壁梁抗弯性能进行了有限元仿真分析,并与试验曲线进行对比,进而验证了数值模型的可靠性。为进一步提高单帽型梁的抗弯性能,利用RBF响应面近似模型、NSGA-Ⅱ多目标优化设计方法,进行了单帽型薄壁结构的弯曲吸能特性优化设计。优化结果表明,该方法利用响应面近似模型能够非常精确的拟合单帽梁比吸能及加载力最大峰值与各个影响因素之间的关系,通过优化提高了薄壁结构的弯曲吸能特性,能够在汽车被动安全优化设计中,对汽车B柱、门槛梁等关键部件的尺寸优化起到指导作用。相比于以往研究,采用了试验验证的方式,有效提高了计算结果的可靠性。 展开更多

关键词 帽型薄壁梁 抗弯性能 吸能特性 非支配排序遗传算法 响应面近似模型 多目标优化

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新型飞机除冰液加热管的优化设计 被引量：4

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作者 吴孟丽 李云鹏 +2 位作者 聂琪 王驰宇 龚淼 《机床与液压》 北大核心 2020年第3期141-145,共5页

飞机地面除冰系统是保障冰雪天气民航飞行安全的重要装备,加热管是该系统的关键元件。为满足对高黏度除冰液的快速加热需求,提出一种新型双螺旋梯形槽管。建立以槽深h、上底宽m、底角θ为结构特征参数的异型管数学模型,采用多项式函数... 飞机地面除冰系统是保障冰雪天气民航飞行安全的重要装备,加热管是该系统的关键元件。为满足对高黏度除冰液的快速加热需求,提出一种新型双螺旋梯形槽管。建立以槽深h、上底宽m、底角θ为结构特征参数的异型管数学模型,采用多项式函数构建响应面近似模型,综合考虑结构参数对努塞尔数、阻力系数和综合评价指标的影响。利用非支配排序遗传算法进行多目标优化,筛选得到结构参数的Pareto最优解集。结果表明:当h∈[1. 06,1. 08]、m∈[0. 17,0. 33]和θ∈[84. 06,84. 75]时,努塞尔数提高了78. 7%,综合评价指标提高了60%~62%。优化后的异型管可实现除冰液的快速加热,有利于提高航班正点率。 展开更多

关键词 异型管 除冰液 响应面近似模型 多目标优化

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