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基于多目标粒子群-遗传混合算法的高速球轴承优化设计方法
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作者 杨文 叶帅 +2 位作者 姚齐水 余江鸿 胡美娟 《机电工程》 北大核心 2025年第2期226-236,共11页
目前以新能源汽车电驱系统等为代表的超高转速运行场景越来越多,对轴承类关键零部件的性能要求也不断提高,对轴承的承载性能和温升控制也提出了更高的要求。为了优化轴承的结构,提升其服役性能,以新能源汽车电驱系统6206轴承为例,提出... 目前以新能源汽车电驱系统等为代表的超高转速运行场景越来越多,对轴承类关键零部件的性能要求也不断提高,对轴承的承载性能和温升控制也提出了更高的要求。为了优化轴承的结构,提升其服役性能,以新能源汽车电驱系统6206轴承为例,提出了一种基于多目标粒子群-遗传混合算法的球轴承结构优化设计方法。首先,建立了以轴承最大额定动载荷、最大额定静载荷和最小摩擦生热率为目标函数的优化数学模型;然后,利用多目标粒子群算法(MOPSO)的全局搜索能力和改进非支配排序遗传算法(NSGA-II)的进化操作,引入粒子寻优速度控制策略、交叉变异策略和罚函数机制,解决了带约束优化问题求解和局部最优问题,增强了算法的收敛速度和解集探索能力;最后,在特定工况下对轴承结构进行了优化,采用层次分析法,从Pareto前沿中优选了内外圈沟曲率半径系数、滚动体数量、滚动体直径和节圆直径的最优值。研究结果表明:在16 kN径向载荷、15 000 r/min的高转速工况下,以新能源汽车电驱系统6206型深沟球轴承为例进行了分析,结果显示,优化后的轴承接触应力下降了21.2%,应变下降了25.6%,摩擦生热下降了16.7%,体现了该方法在收敛性能、寻优速度等方面的优势。该优化设计方法可为球轴承的工程应用提供有价值的参考。 展开更多
关键词 高速球轴承结构设计 多目标粒子群-遗传混合算法 改进非支配排序遗传算法 优化设计目标函数 层次分析法 6206型深沟球轴承
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基于改进遗传算法的临时转播塔结构优化设计方法
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作者 邢国华 陆勇健 +1 位作者 苗鹏勇 陈思锦 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第3期469-479,共11页
针对临时转播塔结构用钢质量较大且设计过程精细化程度低的问题,提出模块化临时转播塔结构及其优化设计方法.所提设计方法将参数化建模与综合优化相结合,利用ANSYS建立结构参数化有限元模型,考虑结构设计参数在寻优过程中引起的风荷载变... 针对临时转播塔结构用钢质量较大且设计过程精细化程度低的问题,提出模块化临时转播塔结构及其优化设计方法.所提设计方法将参数化建模与综合优化相结合,利用ANSYS建立结构参数化有限元模型,考虑结构设计参数在寻优过程中引起的风荷载变化;采用初始替换、差异化、自适应遗传等5种策略提升浮点数编码遗传算法(FGA)的搜索能力和收敛性能,提出改进浮点数编码遗传算法(IFGA),综合优化临时转播塔结构的尺寸、形状和杆件布置形式,实现结构轻量化设计.工程实例的应用表明,模块化临时转播塔结构的力学性能良好;在结构轻量化方面,IFGA算法相较于FGA算法优化结果在用钢质量上降低18.9%,相较于学校算法、鲸鱼算法及改进灰狼算法具有更高的计算效率和寻优能力;建议的优化设计方法高效、可靠,能在确保结构安全的前提下较初始方案在用钢质量上降低33.2%. 展开更多
关键词 结构优化 遗传算法 有限元 轻量化设计 临时转播塔
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规整化柔性厂区布局优化策略
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作者 贾子葶 崔子元 王彧斐 《化工进展》 北大核心 2025年第8期4669-4679,共11页
工业厂区布局优化可以有效提升生产效率并降低生产成本和风险,但现有优化方法往往导致厂区布局杂乱无章,难以在实际中操作和实施。针对这一问题,提出了一种规整化柔性厂区布局优化策略,结合柔性间隔结构和绕障管道路径约束方法。以改进... 工业厂区布局优化可以有效提升生产效率并降低生产成本和风险,但现有优化方法往往导致厂区布局杂乱无章,难以在实际中操作和实施。针对这一问题,提出了一种规整化柔性厂区布局优化策略,结合柔性间隔结构和绕障管道路径约束方法。以改进的绕障最小生成树算法为基础,对传统管道布置路径进行优化,从而生成避开车间障碍的合理管道布局;同时,使用改进的柔性间隔结构进行建模,使车间布局更加灵活规整,在提升空间利用率的同时,保证厂区布局的简洁性和操作便捷性。此外,将管道、土地利用以及安全风险的经济影响纳入综合目标函数进行优化,确保布局方案的经济性、安全性和可实施性。实验结果表明,采用该方法的厂区布局在经济效益、安全性以及布局规整性方面均具有显著优势,为企业实现更高效的厂区管理和生产提供了优化参考,展现了较强的实用性和推广价值。 展开更多
关键词 工业设施布局 优化设计 遗传算法 系统工程 路径约束 柔性间隔结构
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基于遗传算法的再生材料结构优化设计——以轻型木结构楼盖格栅为例
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作者 杨瑛 谭翰韬 +2 位作者 贾文沛 王倩 康鑫维 《林产工业》 北大核心 2025年第1期72-79,共8页
木材是一种典型的可再生材料,以其为主要建材的轻型木结构在双碳背景下拥有广阔前景。然而基于力学分析软件调整验算的轻型木结构楼盖格栅传统设计方法过分依赖主观工程经验,存在效率低、构件结构性能冗余,经济性不足的缺点;为实现轻型... 木材是一种典型的可再生材料,以其为主要建材的轻型木结构在双碳背景下拥有广阔前景。然而基于力学分析软件调整验算的轻型木结构楼盖格栅传统设计方法过分依赖主观工程经验,存在效率低、构件结构性能冗余,经济性不足的缺点;为实现轻型木结构楼盖格栅高效经济节材的设计,引入客观的遗传算法进行优化,通过Grasshopper搭建相关参数化几何模型与优化设计数学模型,调用Galapagos中的遗传算法模块以格栅总体积最小为目标执行优化,最后以某现代木结构幼儿园为优化算例,并通过MIDAS软件验证优化结果的可靠性。结果表明:轻木楼盖格栅节材优化变量均为离散数据,优化算例中班单元楼盖格栅工程量最大适应度个体在第5代已出现,优化效率整体可观;优化后的算例设计方案满足结构安全要求且相较于原方案节材6.4%。基于本方法所提出的各建筑功能类型轻型木结构楼盖格栅经济性设计方案能作为相关工程实践的有效参考。 展开更多
关键词 轻型木结构楼盖格栅 参数化设计 遗传算法 结构优化 再生材料
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风力机叶片主梁设计参数对帕累托前锋的影响
5
作者 陈程 苑斐琦 李慧 《可再生能源》 北大核心 2025年第4期491-498,共8页
为了提高风力机叶片结构设计的效率,同时揭示结构设计参数对设计边界的影响规律,文章提出了一种将改进的遗传算法NSGA-II与风力机叶片结构设计软件FOUCS相结合的结构优化设计方法,搭建了适用于风力机叶片复杂结构的优化设计仿真系统。以... 为了提高风力机叶片结构设计的效率,同时揭示结构设计参数对设计边界的影响规律,文章提出了一种将改进的遗传算法NSGA-II与风力机叶片结构设计软件FOUCS相结合的结构优化设计方法,搭建了适用于风力机叶片复杂结构的优化设计仿真系统。以NREL开发的15MW风力机基准模型IEA-15-240-RWT为对象,将主梁的铺层厚度、宽度和中心线定位作为设计变量,以叶片重量和挥舞刚度作为优化目标,采用自主开发的结构优化设计系统获取不同设计条件下的最优解集,同时探讨了主梁设计参数对帕累托前锋的影响规律。算例结果表明,对于IEA-15-240-RWT叶片,主梁宽度设定为1000mm,且主梁中心线定位在弦长50%时具有较高的结构效率。验证了该优化设计系统对叶片结构设计的可行性和有效性,且该系统有较强的扩展性,能为更复杂的叶片设计工作提供新思路。 展开更多
关键词 风力机叶片 结构优化设计 遗传算法 帕累托前锋
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面向壁厚均匀的液压成形三通管的坯料设计方法与参数优化 被引量:3
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作者 张渝 周豪 +2 位作者 王祥鉴 蓝丽招 刘奇峰 《精密成形工程》 北大核心 2024年第5期225-234,共10页
目的研究连续变厚度管液压成形过程中三通管的壁厚均匀性问题。方法首先,利用有限元软件分析得到了等厚管液压成形三通管过程中的成形规律,根据其成形规律,反向设计了用于液压成形三通管的连续变厚度管坯;其次,采用正交试验方法,研究了... 目的研究连续变厚度管液压成形过程中三通管的壁厚均匀性问题。方法首先,利用有限元软件分析得到了等厚管液压成形三通管过程中的成形规律,根据其成形规律,反向设计了用于液压成形三通管的连续变厚度管坯;其次,采用正交试验方法,研究了连续变厚度管厚区壁厚、过渡区长度对液压成形三通管成形质量的影响;最后,采用多岛遗传算法,对连续变厚度管的结构参数进行了优化验证,提高了液压成形三通管的成形质量。结果在等厚管液压成形三通管成形过程中,支管顶部壁厚值持续减小、轴向过渡圆角及直管底部中间位置处壁厚值持续增大;环向过渡圆角处等效应力最大,其他位置连续变化;轴向压应力使得三通管壁厚增大,拉应力使得壁厚减小;正交试验结果表明,当连续变厚度管厚区厚度、环向过渡区长度达到某一值时将出现较好的壁厚均匀性;在4种过渡区曲线线型中,直线型的壁厚均匀性最好;通过多目标优化得到最佳连续变厚度管结构参数,并通过有限元仿真进行验证,相对误差均在2%以内,使用优化后的连续变厚度管液压成形三通管相对于等厚管,壁厚均匀值减小了0.423 mm。结论可以采用厚度补偿或减薄的方式来提高成形三通管的壁厚均匀性;连续变厚度管坯相比于等厚管,显著提高了液压成形三通管的壁厚均匀性。 展开更多
关键词 连续变厚度管 液压成形 壁厚均匀性 结构设计 多岛遗传算法
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基于多目标优化的箱梁渡槽结构设计研究 被引量:1
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作者 赖成联 刘潇 +2 位作者 刘惠娟 祝通华 谢开仲 《广西大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第2期219-231,共13页
针对箱梁渡槽所受水荷载远大于同等跨径箱梁桥所受汽车荷载导致槽身纵向受力突出的问题,在渡槽结构设计中统筹考虑箱梁纵向应力储备和造价,构建了以截面尺寸、钢筋用量等6个参数为设计变量,以渡槽边缘正应力和造价为目标函数,以槽身挠... 针对箱梁渡槽所受水荷载远大于同等跨径箱梁桥所受汽车荷载导致槽身纵向受力突出的问题,在渡槽结构设计中统筹考虑箱梁纵向应力储备和造价,构建了以截面尺寸、钢筋用量等6个参数为设计变量,以渡槽边缘正应力和造价为目标函数,以槽身挠度、法向应力等9个验算指标为约束条件的多目标优化模型,并基于支持向量机近似模型和NSGA2遗传算法求解多目标优化模型的Pareto最优解集,然后综合专家打分、COWA算子、博弈论综合赋权与TOPSIS法从Pareto最优解集中选出最佳方案。结果表明:与初始方案相比,最佳方案的渡槽边缘正应力储备提高了17.55%,渡槽上部结构总造价降低8.84%;与有限元分析相比,该方法在保持较高计算精度的同时节省了65.42%的计算时间成本。 展开更多
关键词 箱梁渡槽 多目标优化 结构设计 近似模型 NSGA2遗传算法
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基于智能优化算法的高频变压器电磁结构优化设计 被引量:3
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作者 赵志刚 白若南 +2 位作者 陈天缘 贾慧杰 刘朝阳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期5610-5625,共16页
高频变压器(HFT)作为电力电子变换器等功率变换装备的核心部件,其优化设计是实现高功率密度、高效率和高可靠性的重要环节。为有效解决高频条件下显著的涡流效应和复杂紧凑的结构使变压器损耗难以准确计算、针对绝缘设计裕量不足的问题... 高频变压器(HFT)作为电力电子变换器等功率变换装备的核心部件,其优化设计是实现高功率密度、高效率和高可靠性的重要环节。为有效解决高频条件下显著的涡流效应和复杂紧凑的结构使变压器损耗难以准确计算、针对绝缘设计裕量不足的问题,本文提出计及高频效应和结构效应的电磁场建模方法,构建了高频变压器多目标协同优化设计方案。首先建立了低成本与高效率兼备的磁心损耗计算模型。其次,根据面积等效原理推导了考虑绕组结构效应的近似Dowell模型,实现绕组损耗的高精度计算。然后提出了考虑绕组端部效应和频率影响的漏感计算模型,减小漏感对于结构和频率的依赖性。在此基础上,采用一种新型多重绝缘结构,提高绕组间的绝缘耐压水平。最后,基于改进的非支配排序遗传算法(INSGA-Ⅱ)和自由参数扫描法建立了高频变压器的优化设计流程,根据筛选的最优设计方案研制了一台高频变压器样机。 展开更多
关键词 高频变压器 自由参数扫描法 改进的非支配排序遗传算法(INSGA-Ⅱ) 优化设计 结构效应
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星载二维转台U型架结构轻量化与优化设计 被引量:1
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作者 魏钰轩 王振宇 +3 位作者 李治国 黄乐弘 杨凯 马玉宝 《中国光学(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期896-908,共13页
星载二维转台是空间相机等光电设备的主要承载机构,U型架是转台的关键支撑部件。为了对星载二维转台U型架进行结构优化与轻量化设计,研制高承载比和轻量化的星载二维转台,本文设计了一种用于星载二维转台的碳纤维复合材料U型架。首先,... 星载二维转台是空间相机等光电设备的主要承载机构,U型架是转台的关键支撑部件。为了对星载二维转台U型架进行结构优化与轻量化设计,研制高承载比和轻量化的星载二维转台,本文设计了一种用于星载二维转台的碳纤维复合材料U型架。首先,利用碳纤维复合材料代替钛合金材料,结合考虑工艺性,设计了一种变截面管状结构U型架。接着,按照基于铺层工艺的有限元建模方法对碳纤维U型架进行有限元建模与仿真分析。然后,试制U型架样机并通过模态试验验证有限元模型的准确性。最后,提出一种理论分析法、遗传算法、有限元法相结合的三级优化方法对碳纤维U型架铺层角度、铺层厚度与铺层顺序进行优化设计。结果表明:模态试验与仿真得到的U型架振型完全一致,频率相差在5%以内。初始设计的碳纤维U型架比钛合金U型架质量减少了45.7%,通过对复合材料铺层的优化设计,使U型架质量进一步减少了13.8%,固有频率提升了10.14%。本文所采用的复合材料建模与优化方法正确,设计的碳纤维U型架满足星载二维转台轻量化设计需求。 展开更多
关键词 结构优化设计 轻量化设计 碳纤维复合材料 有限元分析 星载二维转台 遗传算法
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基于加速遗传算法的钢板组合梁桥设计优化研究 被引量:1
10
作者 朱经纬 贾春雨 +2 位作者 翟晓亮 徐有良 吴永昌 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期125-132,共8页
针对公路简支钢板组合梁桥用钢量优化问题,提出基于加速遗传算法的组合梁截面优化方法,该方法以钢主梁用钢量为目标函数、以钢主梁截面参数为设计变量、以组合梁承载力和变形为约束条件对截面尺寸进行优化求解。以武穴长江公路大桥南引... 针对公路简支钢板组合梁桥用钢量优化问题,提出基于加速遗传算法的组合梁截面优化方法,该方法以钢主梁用钢量为目标函数、以钢主梁截面参数为设计变量、以组合梁承载力和变形为约束条件对截面尺寸进行优化求解。以武穴长江公路大桥南引桥为背景,基于不同钢主梁间距下内力计算结果采用加速遗传算法求解钢主梁最优截面,获得钢主梁每延米最小用钢量和整桥每延米最小总用钢量随梁高变化趋势;结合优化结果提出了最小用钢量设计方案,并建立有限元模型进行优化后结构力学性能验算。结果表明:基于加速遗传算法的组合梁截面优化方法具有较好的收敛性和极值寻优能力;随钢主梁间距的增大,钢主梁截面尺寸及用钢量随之增大,但整桥总用钢量随之减小;钢主梁设计存在用钢量最为节约的最优梁高,该梁高随钢主梁间距的增大而增大;提出的桥梁最小用钢量设计方案计算挠度、应力小于规范限值,且具有足够的安全储备,可较好满足结构受力要求。 展开更多
关键词 组合梁桥 加速遗传算法 截面优化 数值模型 最小用钢量 钢主梁间距 结构设计
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基于LightGBM和遗传算法的二维层状声子晶体结构设计 被引量:1
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作者 楚凡 赵春风 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第10期1720-1728,共9页
声子晶体具有周期性人工复合结构,以其带隙特性在波传播控制上的应用潜力而广受关注,为工程减振降噪提供了新的解决思路,这类材料的设计问题是当下研究的焦点。本研究以二维层状声子晶体结构为例,提出了一种利用LightGBM和改进遗传算法... 声子晶体具有周期性人工复合结构,以其带隙特性在波传播控制上的应用潜力而广受关注,为工程减振降噪提供了新的解决思路,这类材料的设计问题是当下研究的焦点。本研究以二维层状声子晶体结构为例,提出了一种利用LightGBM和改进遗传算法设计的创新方法。首先在声子晶体的带隙预测上选用LightGBM算法,对结构的排列向量进行类别特征处理,并结合模拟退火算法进行超参数调优,在传统有限元法计算时间的1/3134内,达到了整体误差不超过2%的预测精度;其次在设计方法上集成了一种基于精英保留策略的遗传算法,以地铁运行造成的环境振动问题为例,确定以带隙宽度为优化的适应度函数,得到了对应结构带隙覆盖30~40 Hz频段的种群;最后,对优化结构进行有限元分析,其带隙特征与预期基本吻合。本研究为声子晶体结构高效优化设计提供了一种新的解决方案。 展开更多
关键词 声子晶体 遗传算法 LightGBM 结构设计 减振特性 带隙
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基于多种群遗传算法的钢框架结构优化设计 被引量:6
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作者 周俊文 刘界鹏 《土木与环境工程学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第1期71-81,共11页
传统的基于力学分析软件的结构设计方法存在效率低下、依靠专家经验等局限性,采用智能算法能实现高效的结构自动优化设计。然而,由于随机搜索特征,优化结果和收敛性高度依赖于算法的参数设置,需要通过试算来确定其合理取值,该方法会造... 传统的基于力学分析软件的结构设计方法存在效率低下、依靠专家经验等局限性,采用智能算法能实现高效的结构自动优化设计。然而,由于随机搜索特征,优化结果和收敛性高度依赖于算法的参数设置,需要通过试算来确定其合理取值,该方法会造成优化效率低、计算量大等问题。引入多种群协作和信息共享机制来改善此类问题,并研究其在结构优化设计中的适用性。利用MSC.Marc软件建立钢框架结构有限元模型,采用底部剪力法将地震作用等效为水平荷载施加到结构上,搭建有限元软件与智能算法的自动优化过程,以结构的总体材料用量最低为目标,考虑了层间位移角、应力比、构件稳定性和宽厚比等多种约束条件,以遗传算法为基础,通过适应度尺度变换、基于方向的交叉算子、非均匀变异算子、自适应概率、精英保留策略、重复项替代机制、基于约束的策略对其进行改进,引入多种群思想,对比多种算法优化结果的差异。结果表明:基于多种群的遗传算法能有效改善优化结果对算法参数的依赖性,提高结构优化设计的效率。 展开更多
关键词 钢框架结构 结构优化设计 多种群遗传算法 智能算法
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基于多保真代理模型的塔机臂架结构优化 被引量:1
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作者 张建康 刘富文 +4 位作者 郭冠辰 张帅 宋学官 孙田 李子陆 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第11期1967-1976,共10页
起重臂架是动臂式塔机的关键工作部件,负责提升运输建筑材料,其制造成本和工作耗能与自身重量成正比,需要对臂架的重量优化展开研究,因此提出了一种针对动臂式塔机臂架的高效优化设计方法。首先,基于有限元法,计算了不同臂架幅度下的极... 起重臂架是动臂式塔机的关键工作部件,负责提升运输建筑材料,其制造成本和工作耗能与自身重量成正比,需要对臂架的重量优化展开研究,因此提出了一种针对动臂式塔机臂架的高效优化设计方法。首先,基于有限元法,计算了不同臂架幅度下的极限工况应力及变形,确定了最危险工况,并以此工况作为优化设计的基础工况;然后,选定了臂架上12个结构参数为设计变量,进行了参数化建模,利用拉丁超立方采样(LHS)选取了样本点,基于有限元仿真数据,构建了三种基于径向基函数(RBF)的代理模型并对其精度进行了评估;最后,基于精度高的多保真代理模型(MFS),以臂架重量最小为优化目标,构建了臂架优化问题的数学模型,使用遗传算法(GA)完成了优化设计。研究结果表明:优化后的臂架满足强度、刚度要求,整个臂架不会发生断裂和失稳,而且臂架重量减轻了25.03%;同时,多保真代理模型的预测结果和仿真结果误差小于3%,证明了多保真代理模型的准确性,进而证明了基于多保真代理模型的臂架优化方法的有效性。 展开更多
关键词 动臂式塔式起重机 臂架结构轻量化设计 多保真代理模型 遗传算法 优化设计 拉丁超立方采样 径向基函数
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U形截面包容环优化设计方法研究
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作者 章晓东 张亚楠 +2 位作者 刘建新 陈利强 宣海军 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1390-1397,共8页
U形结构包容环是涡轮起动机通常采用的保护装置。在满足涡轮转子被包容的条件下,对U形截面包容环进行结构优化以获得一个轻便且包容的结构,有利于提高飞机的安全性和推重比。提出了一种U形截面包容环的优化设计方法,该方法采用最优拉丁... U形结构包容环是涡轮起动机通常采用的保护装置。在满足涡轮转子被包容的条件下,对U形截面包容环进行结构优化以获得一个轻便且包容的结构,有利于提高飞机的安全性和推重比。提出了一种U形截面包容环的优化设计方法,该方法采用最优拉丁超立方设计、数值模拟、响应面建模、多岛遗传算法实现包容环截面多参数的优化设计。并通过仿真和试验相结合的方法,分析了不同结构参数对碎片剩余动能和包容环体积的影响权重,研究了U形包容环的不同结构参数对包容结果的影响,并对优化设计后的包容环进行包容性试验验证。结果表明,包容环厚度参数对碎片剩余动能的影响最大,权重比为38%;且影响包容效果主要结构参数是厚度和槽深。仿真与试验结果对比中包容环变形量的误差小于2%,提出的优化设计方法合理可靠。可为U形包容环结构的质量减轻提供先验知识和优化方法。 展开更多
关键词 空气涡轮起动机 U形截面包容环 结构优化设计 DOE样本库 响应面建模 多岛遗传算法
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复杂装备数字孪生跨域高效协同建模平台与应用 被引量:1
15
作者 陈敖 孙显彬 +2 位作者 刘伦明 董美琪 孙艳玲 《机床与液压》 北大核心 2024年第9期142-148,共7页
随着装备朝着复杂化、集成化、智能化方向发展,如何快速准确构建高保真数字孪生模型是复杂装备智能运维的基础性工作与最大技术障碍。提出依靠设计结构矩阵(DSM矩阵)进行任务耦合度优化与智能分发的策略,实现复杂装备数字孪生多点建模... 随着装备朝着复杂化、集成化、智能化方向发展,如何快速准确构建高保真数字孪生模型是复杂装备智能运维的基础性工作与最大技术障碍。提出依靠设计结构矩阵(DSM矩阵)进行任务耦合度优化与智能分发的策略,实现复杂装备数字孪生多点建模全方位动态监管;基于DSM矩阵特点提出一种改进遗传算法,改进优化流程并提高任务处理速度;最后,开发基于Web的分布式协同建模平台,实现了丝杠试验台数字孪生实体模型的协同构建。试验结果表明:该试验台协同建模效率得到了显著提升,为复杂装备数字孪生模型快速构建提供了工程案例,为复杂装备智能运维提供了技术支撑。 展开更多
关键词 数字孪生 协同建模 改进遗传算法 设计结构矩阵
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基于多目标遗传算法的PDC复合片交界结构优化设计
16
作者 吴泽兵 袁若飞 +1 位作者 张文溪 刘家乐 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期24-33,共10页
为改善PDC复合片界面处的结合能力,提升其整体的抗冲击性和稳定性,提出了一种新型交界结构。采用有限元方法,对比了外界载荷影响下所设计交界结构和常规界面结构复合片的应力分布状态,并基于提出的交界结构,考虑其结构参数的影响,使用... 为改善PDC复合片界面处的结合能力,提升其整体的抗冲击性和稳定性,提出了一种新型交界结构。采用有限元方法,对比了外界载荷影响下所设计交界结构和常规界面结构复合片的应力分布状态,并基于提出的交界结构,考虑其结构参数的影响,使用最优填充空间法进行采样,结合最小二乘法构建了结构场的二阶响应面近似模型;以交界结构参数为设计变量,结构场等效应力、最大剪应力和最大主应力的最大值为设计目标,采用多目标遗传算法对响应面近似模型进行优化。研究结果表明,相同模拟条件下,相比常规交界结构,新型交界结构的等效应力最大值降低了50.7%,剪应力最大值降低了52.0%,最大主应力最大值降低了22.4%。优化后的PDC复合片在相同条件下,等效应力、最大剪应力及最大主应力均降低14%以上,且具有更好的破岩稳定性,能有效避免应力集中,同时热稳定性增强。研究结果为PDC复合片优化设计提供了理论依据,同时提供了新的优化方法,有助于降低研发成本。 展开更多
关键词 PDC复合片 交界结构 多目标遗传算法 破岩性能 优化设计
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改进遗传算法在建筑结构优化设计中的应用 被引量:20
17
作者 张延年 刘斌 +1 位作者 董锦坤 郭鹏飞 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第7期692-694,共3页
针对标准遗传算法在迭代过程中经常出现未成熟收敛、发生振荡、随机性太大等缺点,提出一种新的遗传算子转基因算子,用于对标准遗传算法的改进·这种转基因算子有效地利用了计算适应度的信息,很好地保护了最优个体,并能提高群体中个... 针对标准遗传算法在迭代过程中经常出现未成熟收敛、发生振荡、随机性太大等缺点,提出一种新的遗传算子转基因算子,用于对标准遗传算法的改进·这种转基因算子有效地利用了计算适应度的信息,很好地保护了最优个体,并能提高群体中个体的适应度·包含转基因算子的改进遗传算法能直接计算具有应力约束和截面尺寸约束的离散变量结构优化设计问题,也能处理同时具有稳定约束和位移约束的多工况、多约束、多变量的离散变量结构优化设计问题·算例结果表明,改进遗传算法的收敛特性和优化设计结果远好于标准遗传算法,是一种理想的建筑结构优化设计方法· 展开更多
关键词 全局最优 离散变量 结构优化 遗传算法 改进遗传算法 转基因算子
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BP人工神经网络隐层结构设计的研究进展 被引量:70
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作者 范佳妮 王振雷 钱锋 《控制工程》 CSCD 2005年第S1期109-113,共5页
指出BP人工神经网络隐层结构的确定,尤其是隐层神经元数目的选择历来是研究的热点。针对目前解决这一问题尚缺乏严格的理论依据,设计者多凭经验而定,介绍了用来优化设计隐层结构的可行方法,纵览了现有多种设计研究成果,从而探讨了新的... 指出BP人工神经网络隐层结构的确定,尤其是隐层神经元数目的选择历来是研究的热点。针对目前解决这一问题尚缺乏严格的理论依据,设计者多凭经验而定,介绍了用来优化设计隐层结构的可行方法,纵览了现有多种设计研究成果,从而探讨了新的设计方向。分析了网络隐层结构优化问题的产生及其理论依据,对各种设计方法进行了详细的分类综述, 探讨各自的优势与不足,并对神经网络结构优化问题的研究和发展做了评述与展望。 展开更多
关键词 BP神经网络 隐层结构设计 修剪法 增长法 遗传算法
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基于设计结构矩阵理论的产品开发过程建模及仿真优化 被引量:14
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作者 陈冬宇 邱菀华 +1 位作者 杨敏 张汉鹏 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期661-666,共6页
为更好地刻画产品开发过程和流程优化,提出了基于设计结构矩阵理论的产品开发仿真模型,并据此模型设计流程优化算法。模型采用蒙特卡罗仿真方法模拟产品开发过程,用以估算产品开发时间、费用,以及按要求完工的概率。该仿真模型考虑了任... 为更好地刻画产品开发过程和流程优化,提出了基于设计结构矩阵理论的产品开发仿真模型,并据此模型设计流程优化算法。模型采用蒙特卡罗仿真方法模拟产品开发过程,用以估算产品开发时间、费用,以及按要求完工的概率。该仿真模型考虑了任务执行时间的不确定性和任务之间的顺序约束关系,同时还考虑了项目执行过程中的返工迭代和学习效应。在考虑顺序约束关系的条件下,利用遗传算法优化任务执行顺序。算例分析表明,该优化算法可以使项目的成功率提高17%。 展开更多
关键词 设计结构矩阵 遗传算法 仿真建模
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变形螺旋天线的自动设计 被引量:7
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作者 陈星 黄卡玛 +1 位作者 闫丽萍 赵翔 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期636-640,共5页
 利用优化算法进行天线的自动设计是现代天线研究的一个重要趋势。采用NEC(NumericalElectromagneticsCode)天线数值计算程序和遗传算法,结合并行计算技术,实现了对螺旋天线的自动设计。在轴向模辐射,螺旋轴长80cm内和频率为600MHz的...  利用优化算法进行天线的自动设计是现代天线研究的一个重要趋势。采用NEC(NumericalElectromagneticsCode)天线数值计算程序和遗传算法,结合并行计算技术,实现了对螺旋天线的自动设计。在轴向模辐射,螺旋轴长80cm内和频率为600MHz的条件下,设计了增益高达12.68dB的均匀螺旋天线,比传统设计方法高3.28dB;在400~800MHz的频带内,对变形螺旋天线之一的锥削螺旋天线做了高增益设计,平均增益达12.28dB;对锥削螺旋 圆锥喇叭天线进行了优化设计,得到了比普通螺旋天线更佳的辐射性能。这些设计结果都是传统天线设计方法难以完成的,表明自动设计具有比传统天线设计方法更大的灵活性和更强的设计能力。 展开更多
关键词 螺旋天线 并行遗传算法 NEC 自动设计
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