拓扑与MOGA算法下的梁柱材刀架轻量化设计

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作者 杨春梅 马亚强 +2 位作者 刘彤彬 丁禹程 宋文龙 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第9期1590-1599,共10页

为了提高梁柱材钻铣刨加工中心的综合性能,本文以其中具有X,Y方向插补运动的刀架为研究对象,进行轻量化设计。对刀架的质量进行两次优化:第一次使用拓扑算法优化,以最大刚度为目标函数,应力、变形为约束,质量为响应约束,建立拓扑优化模... 为了提高梁柱材钻铣刨加工中心的综合性能,本文以其中具有X,Y方向插补运动的刀架为研究对象,进行轻量化设计。对刀架的质量进行两次优化:第一次使用拓扑算法优化,以最大刚度为目标函数,应力、变形为约束,质量为响应约束,建立拓扑优化模型进行优化;第二次使用MOGA算法在拓扑优化的基础上进行优化,建立拓扑优化刀架的重构模型,验证力学性能与低阶固有频率,选择优化设计变量,设计CCD(Central composite design)试验获得初始样本点,选取5个验证点与Kriging模型的预测值进行拟合,根据Kriging模型建立局部灵敏度较高设计变量的响应面模型,获得设计变量对应力、变形、质量直观的影响程度,利用MOGA算法建立优化模型,寻找最优解。试验结果表明:在满足强度的条件下,经过两次质量优化设计,刀架质量减小了14.48%。 展开更多

关键词 梁柱材 刀架 拓扑优化 KRIGING模型 moga算法

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基于响应面法与MOGA算法的竹集成材榫接合椅子节点力学分析及优化 被引量：2

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作者 杨越淳 王雨凡 +2 位作者 杨洋 张蕾 张仲凤 《林业工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期184-191,共8页

竹集成材是符合“双碳”目标的可持续发展绿色材料,具有“以竹代木”的巨大潜力。本研究借助竹集成材优良材料性能,基于榫卯结构特性,以竹集成材榫接合椅子为例,运用有限元法(FEM)进行椅子静载荷及耐久性分析,探究竹集成材榫接合椅子及... 竹集成材是符合“双碳”目标的可持续发展绿色材料,具有“以竹代木”的巨大潜力。本研究借助竹集成材优良材料性能,基于榫卯结构特性,以竹集成材榫接合椅子为例,运用有限元法(FEM)进行椅子静载荷及耐久性分析,探究竹集成材榫接合椅子及榫接合节点力学特性,搭建响应面模型求解竹集成材T型椭圆榫接合节点榫卯尺寸与其最大等效应力、总形变和最小安全系数的关系,并运用MOGA多目标遗传算法以形变最小化、安全系数最大化为优化目标,进行榫卯尺寸优化。结果表明:竹集成材榫接合椅子静载荷分析所得椅子最大等效应力为6.818 MPa,位于座面大边与椅后腿榫接合节点;最大等效应变值为4.245×10^(-3),位于椅子扶手与椅后腿榫接合节点;椅子发生的最大形变为4.433 mm,分布在椅子靠背位置。椅子耐久性分析所得最大等效应力及最大等效应变均位于椅子扶手与椅后腿榫接合节点,分别为4.999 MPa和3.113×10^(-3);椅子整体发生的最大形变为3.251 mm,位于椅子靠背上端。由竹集成材T型榫接合节点响应面分析可知,椭圆榫接合节点的最大等效应力及最大形变随着榫头厚度a及榫头长度l的增大而减小,安全系数随之增大,榫卯尺寸对T型榫接合节点力学强度的影响以榫头厚度a和榫头长度l为主,榫头宽度b影响不显著。运用MOGA算法优化竹集成材椭圆榫尺寸,优化结果与实际试验结果的相对误差为3.93%,相对误差较小,证明优化方法及结果有效。本研究为竹集成材椭圆榫的加工生产提供参考,并为竹集成材榫接合椅子的榫卯尺寸设计提供科学优化方法。 展开更多

关键词 竹集成材 椅子 榫接合节点 响应面分析 moga算法 有限元法(FEM)

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基于Kriging模型与MOGA算法的风力机主轴轻量化设计 被引量：21

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作者 万云发 孙文磊 +2 位作者 王宏伟 徐甜甜 王炳楷 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期388-395,共8页

为了实现风力机主轴轻量化设计,首先根据有限元结果,以质量为目标函数,应力、变形为约束条件建立数学模型。然后利用实验设计方法(DOE)获得初始样本点,并应用Kriging模型建立响应面,得到各设计变量对应力、变形和质量的影响程度和变化趋... 为了实现风力机主轴轻量化设计,首先根据有限元结果,以质量为目标函数,应力、变形为约束条件建立数学模型。然后利用实验设计方法(DOE)获得初始样本点,并应用Kriging模型建立响应面,得到各设计变量对应力、变形和质量的影响程度和变化趋势,同时获得局部最优解。最后利用多目标遗传算法(MOGA)进行优化,通过1100次迭代,获得全局最优解。实现主轴减重10.71%,可为风力机其他零部件轻量化设计提供参考性优化设计方法。 展开更多

关键词 风力机 主轴 DOE KRIGING模型 moga算法

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基于稀疏网格模型与MOGA算法的起重机主梁结构优化 被引量：16

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作者 梁其传 易朋兴 邱悦 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2019年第6期79-83,共5页

针对通用的双梁桥式起重机,提出了一种结合稀疏网格模型与MOGA算法的优化方法。运用稀疏网格模型对主梁结构参数进行拟合,模型能够自动网格细化,在减小计算量的同时保证模型建立的准确性,再通过MOGA算法对拟合的模型进行求解。相比于一... 针对通用的双梁桥式起重机,提出了一种结合稀疏网格模型与MOGA算法的优化方法。运用稀疏网格模型对主梁结构参数进行拟合,模型能够自动网格细化,在减小计算量的同时保证模型建立的准确性,再通过MOGA算法对拟合的模型进行求解。相比于一般的响应面优化或者遗传算法优化,其求解的误差更小,迭代求解次数更少,效率更高。优化的结果为:质量减轻了9.6%,最大应力为78.85MPa,最大变形量为30.44mm,垂直振动频率为4.93Hz。 展开更多

关键词 主梁 结构优化 稀疏网格模型 moga遗传算法

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基于响应面和MOGA的卧加主轴多目标优化设计 被引量：2

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作者 尹浇钦 高自成 +3 位作者 李立君 乔志东 胡意波 刘怀粤 《机床与液压》 北大核心 2024年第12期98-103,156,共7页

主轴作为卧式加工中心中最重要的功能部件,对其进行优化设计来提高卧式加工中心的动态性能和运动精度具有重要意义。根据主轴的有限元分析结果,以主轴前端半径和长度、后端半径和长度以及拉刀杆外径为设计变量,总质量最小、总体最大变... 主轴作为卧式加工中心中最重要的功能部件,对其进行优化设计来提高卧式加工中心的动态性能和运动精度具有重要意义。根据主轴的有限元分析结果,以主轴前端半径和长度、后端半径和长度以及拉刀杆外径为设计变量,总质量最小、总体最大变形最小和1阶固有频率最大为优化目标,利用CCD试验设计方法获得初始样本点,再使用Kriging模型建立响应面。最后利用多目标遗传算法(MOGA)进行优化。结果表明:所提方法实现了主轴质量减少29.6%,总变形量减少30.8%,1阶固有频率增加5.4%。 展开更多

关键词 卧式加工中心 响应面法 moga算法 多目标优化

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基于集合经验模态分解和多目标遗传算法的火-多储系统调频功率双层优化 被引量：15

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作者 李翠萍 司文博 +2 位作者 李军徽 严干贵 贾晨 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期2017-2032,共16页

针对分布于区域电网不同网络节点的多座储能电站参与电网调频功率调度问题,该文提出一种基于集合经验模态分解(EEMD)和多目标遗传算法(MOGA)的火-多储系统调频功率双层优化策略。该策略包含火-储调频功率优化层和多储能电站调频功率优化... 针对分布于区域电网不同网络节点的多座储能电站参与电网调频功率调度问题,该文提出一种基于集合经验模态分解(EEMD)和多目标遗传算法(MOGA)的火-多储系统调频功率双层优化策略。该策略包含火-储调频功率优化层和多储能电站调频功率优化层:上层计及火-储调配资源各自优势及剩余调频能力,构建火-储调频功率优化分配模型,完成火-储调频功率的分配;下层引入关于调频成本和荷电状态(SOC)的自适应权重系数,以调频成本最低和SOC均衡为优化目标,完成调频功率在多储能电站之间的分配。仿真结果表明,所提策略可以提升区域电网调频效果并降低调频成本,均衡控制多个储能电站的调频成本和SOC,可以防止经济性较好的储能电站长期处于SOC越限边缘状态,提升储能电站参与调频的积极性和可持续性。 展开更多

关键词 多火电储能系统 二次调频 双层优化控制 多目标遗传算法(moga) 自适 应权重系数

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基于多目标遗传算法的混流加工/装配系统排序问题研究 被引量：15

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作者 王炳刚 饶运清 +1 位作者 邵新宇 徐迟 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1434-1438,共5页

为解决由一条混流装配线和一条柔性部件加工线组成的拉式生产系统的优化排序问题,以平顺化混流装配线的部件消耗和最小化加工线总的切换时间为优化目标,建立了优化数学模型;提出了一种多目标遗传算法(MOGA)用于求解该优化模型;在该算法... 为解决由一条混流装配线和一条柔性部件加工线组成的拉式生产系统的优化排序问题,以平顺化混流装配线的部件消耗和最小化加工线总的切换时间为优化目标,建立了优化数学模型;提出了一种多目标遗传算法(MOGA)用于求解该优化模型;在该算法中,提出了一种三阶段的实数编码方法用于可行解的表达,同时应用帕累托分级方法和共享函数方法对可行解适应度值进行评价,保证了解的分布性和均匀性。利用遗传算法对两个单目标分别进行优化,结果表明,该多目标遗传算法是可行的和有效的,应用该算法可以获得满意的非支配解集。 展开更多

关键词 排序 混流加工/装配系统 多目标遗传算法(moga) 遗传算法

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基于多目标遗传算法和理想点法的Top-k服务组合研究 被引量：2

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作者 刘丽 方金云 梁对 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期131-137,共7页

针对组合服务QoS优化中单目标优化建模需要精确定义QoS权重和多目标优化建模返回的Pareto最优解集数目过多的问题,借鉴多目标遗传算法(MOGA)和多属性决策领域的理想点法(TOPSIS),提出了一个能够快速返回Top-k最优组合服务、适用于较大... 针对组合服务QoS优化中单目标优化建模需要精确定义QoS权重和多目标优化建模返回的Pareto最优解集数目过多的问题,借鉴多目标遗传算法(MOGA)和多属性决策领域的理想点法(TOPSIS),提出了一个能够快速返回Top-k最优组合服务、适用于较大规模服务组合问题求解的使用了TOPSIS的多目标遗传算法——T_MOGA。该算法在MOGA的方案评估阶段引入理想点法对组合服务进行评估,并通过选择、交叉、变异等操作对种群迭代以获取QoS更好的组合服务方案。T_MOGA有效简化了MOGA的非支配排序过程,减少了算法运行时间,并只返回Pareto最优解集Top-k最优组合服务,方便用户选择。通过实验,从算法的运行时间及得到集合的质量两个方面验证了T_MOGA的有效性。 展开更多

关键词 服务组合优化 TOP-K 理想点法(TOPSIS) 多目标遗传算法(moga) 服务质量(QoS)

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圆盘式磁流变制动器磁路多目标优化 被引量：7

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作者 孟文俊 邬思敏 +1 位作者 李淑君 王尧 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第7期41-44,共4页

为了提高磁流变制动器的制动性能,基于Herscher-Bulkley模型,以磁流变制动器的质量最小、输出制动力矩最大为优化目标,提出了一种基于有限元分析(FEA)和多目标遗传算法(MOGA)的联合优化设计方法。利用该方法获得了磁路结构的Pareto最优... 为了提高磁流变制动器的制动性能,基于Herscher-Bulkley模型,以磁流变制动器的质量最小、输出制动力矩最大为优化目标,提出了一种基于有限元分析(FEA)和多目标遗传算法(MOGA)的联合优化设计方法。利用该方法获得了磁路结构的Pareto最优解,并采用组合赋权法对Pareto最优解进行选优,得到了制动器最优的磁路结构参数。仿真结果表明:所提出的磁流变制动器磁路多目标优化设计方法是正确有效的,能够获得更加紧凑的磁路结构,并提高磁流变制动器的制动力矩,可作为磁流变制动器设计的参考。 展开更多

关键词 磁流变制动器 有限元分析 moga算法 多目标优化

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中巴车铝合金立柱截面多目标优化 被引量：5

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作者 熊会元 罗志鹏 +1 位作者 黄心深 王尽沙 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第1期158-161,共4页

立柱是轻量化中巴车身的核心构件,其综合力学性能取决于型材截面形态。提出一种基于响应面的截面特征参数多目标优化方法,首先进行6063铝合金材性试验及立柱构件的拉伸和弯曲试验,测得材料的力学性能参数、立柱轴向和侧向的极限承载力... 立柱是轻量化中巴车身的核心构件,其综合力学性能取决于型材截面形态。提出一种基于响应面的截面特征参数多目标优化方法,首先进行6063铝合金材性试验及立柱构件的拉伸和弯曲试验,测得材料的力学性能参数、立柱轴向和侧向的极限承载力。试验结果表明立柱构件的侧向受力能力远小于轴向受力能力。为提高立柱综合性能,采用最优拉丁超立方试验设计分析,选取敏感度大的截面特征参数作为设计变量,以质量、最大变形位移、最大应力的最小化为综合设计目标,建立多目标优化的数学模型。基于Kriging算法构建最大变形位移和最大应力的响应面仿真模型,应用多目标遗传优化算法(MOGA)全局寻优得到最优解。优化方案最大变形减小0.62%、最大应力减小11.06%、质量减小12.48%。 展开更多

关键词 铝合金立柱 Kriging算法 响应面 moga算法 多目标优化

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车用空调冷凝器性能多目标优化方法 被引量：4

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作者 过海 倪益华 +1 位作者 王进 陆国栋 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期142-149,共8页

针对车用空调平行流冷凝器的性能优化问题,将冷凝器划分为3个相区,分别为过热区、两相区和过冷区.通过划分微元并通过比焓或干度逐一判断所属相区并进行计算的方式,基于ε-NTU法建立结构参数与性能参数之间的数学关系,通过运行实验验证... 针对车用空调平行流冷凝器的性能优化问题,将冷凝器划分为3个相区,分别为过热区、两相区和过冷区.通过划分微元并通过比焓或干度逐一判断所属相区并进行计算的方式,基于ε-NTU法建立结构参数与性能参数之间的数学关系,通过运行实验验证了该换热计算模型.利用多目标遗传算法(MOGA)分别获得双目标优化与多目标优化的Pareto最优解集,比较了两者的优劣.结果表明,采用MOGA能够解决车用空调平行流冷凝器性能优化问题,相对双目标优化具有更好的优化效果.通过对优化点进行分析,分别获得最佳综合性能、最佳运行性能、小型轻量化3种优化方案,其中综合性能优化方案提升换热效率4.7%、降低压降4.5%,体积和质量分别减小10.5%和6.4%. 展开更多

关键词 冷凝器 多目标优化 多目标遗传算法(moga)

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短应力线轧机端盖分析与优化设计 被引量：2

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作者 张平格 万炬峰 《机床与液压》 北大核心 2021年第13期94-98,152,共6页

对短应力线轧机轴承座外侧静迷宫端盖的结构进行优化分析,以减轻端盖的质量、提高端盖的强度与刚度。以减少静迷宫端盖质量和最大应力应变作为优化目标,使用Creo建立端盖的参数化模型,通过ANSYS Workbench进行静力学分析,构建响应曲面... 对短应力线轧机轴承座外侧静迷宫端盖的结构进行优化分析,以减轻端盖的质量、提高端盖的强度与刚度。以减少静迷宫端盖质量和最大应力应变作为优化目标,使用Creo建立端盖的参数化模型,通过ANSYS Workbench进行静力学分析,构建响应曲面模型并进行敏感度分析,最后通过MOGA算法对端盖设计参数进行最优求解。优化后与初始值相比,端盖质量减少了16.58%,等效应力降低了22.10%,等效弹性应变下降了20.39%。优化后实现了端盖的轻量化,提高了设计强度和刚度,为以后短应力线轧机的设计优化提供了参考。 展开更多

关键词 短应力线轧机 静迷宫端盖 moga算法 结构优化

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安全仪表系统冗余分配的多目标优化 被引量：3

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作者 左信 谭壮壮 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第11期37-42,共6页

为综合优化安全仪表系统(SIS)的多个性能指标,并确定系统各模块的冗余结构和测试周期(TI),提出一种SIS多目标优化方法。首先研究SIS可靠性、可用性和生命周期成本(LCC)的计算模型,然后通过计算模型得到以冗余结构、TI为优化变量,以可靠... 为综合优化安全仪表系统(SIS)的多个性能指标,并确定系统各模块的冗余结构和测试周期(TI),提出一种SIS多目标优化方法。首先研究SIS可靠性、可用性和生命周期成本(LCC)的计算模型,然后通过计算模型得到以冗余结构、TI为优化变量,以可靠性、可用性和生命为目标函数的优化问题,最后应用多目标遗传算法(MOGA)来优化系统。结果表明:多目标优化能够综合考虑可靠性、可用性和LCC,比单目标优化得到的结果更有参考价值;TI对系统的影响不可忽略;SIS的多目标优化能得到一组有意义的解,可供SIS工程设计参考。 展开更多

关键词 安全仪表系统(SIS) 多目标遗传算法(moga) 冗余分配优化 冗余结构 测试周期(TI)

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基于风险约束的低空飞行服务站层级选址优化 被引量：1

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作者 陈华群 杨伟超 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期57-65,共9页

为保障低空通航飞行服务工作的科学运行,引入服务响应与经济成本的风险约束机制和改进多目标遗传算法(MOGA),研究低空飞行服务站选址优化问题。通过分析低空飞行服务保障体系,确定本场区域和转场通道2类飞行需求,提出独立覆盖、联合覆... 为保障低空通航飞行服务工作的科学运行,引入服务响应与经济成本的风险约束机制和改进多目标遗传算法(MOGA),研究低空飞行服务站选址优化问题。通过分析低空飞行服务保障体系,确定本场区域和转场通道2类飞行需求,提出独立覆盖、联合覆盖和重复覆盖3种服务方式的覆盖函数;根据低空飞行服务站选址的软硬件条件限制,构建风险约束的层级选址决策机制,得到评价指标;运用覆盖决策理论,建立安全风险与服务成本相互约束的多目标优化数学模型;基于Pareto排序设计适应度转换函数,构建“极小-极大”评价方式的MOGA;以四川盆地25万km 2低空飞行服务站选址为例,分别运用改进的MOGA和传统的动态规划方法进行求解。结果表明:以覆盖决策为基础的改进MOGA的服务效率提高14.5%、重复覆盖率降低21.3%、安全风险降低13.4%和总成本减少13.2%。基于风险约束的低空飞行服务站选址层级机制有助于均衡低空飞行服务站点布局的安全风险、服务效率与选址成本。 展开更多

关键词 风险约束 低空飞行服务站 选址优化 覆盖决策 多目标遗传算法(moga)

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考虑制造约束的印刷电路板式换热器优化设计 被引量：4

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作者 杜默 孟宝 +1 位作者 潘丰 万敏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1994-2005,共12页

针对印刷电路板式换热器(PCHE)的微流道结构参数设计制造一体化问题,开展了考虑制造约束条件的换热器性能优化的研究。通过流体仿真分析了流道宽度、深度和深宽比对温度分布、压力损失和换热系数的影响。使用多目标遗传算法(MOGA)建立... 针对印刷电路板式换热器(PCHE)的微流道结构参数设计制造一体化问题,开展了考虑制造约束条件的换热器性能优化的研究。通过流体仿真分析了流道宽度、深度和深宽比对温度分布、压力损失和换热系数的影响。使用多目标遗传算法(MOGA)建立了换热性能的多参数多目标性能优化仿真模型,根据性能优化获得的设计参数建立微流道结构辊压成形工艺仿真模型,得到制造约束条件,将制造约束反馈到性能优化仿真模型中,得到宽为0.29 mm、深为0.39 mm的矩形微流道优化设计参数,且通过辊对辊(R2R)的辊压工艺实验验证了该优化方法的可行性。考虑制造约束的换热器优化设计方法在性能优化设计阶段引入工艺限制条件,是实现换热器一体化设计制造的有效手段。 展开更多

关键词 印刷电路板式换热器(PCHE) 多目标遗传算法(moga) 换热性能 制造约束 辊压工艺

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