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Topological optimization of ballistic protective structures through genetic algorithms in a vulnerability-driven environment
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作者 Salvatore Annunziata Luca Lomazzi +1 位作者 Marco Giglio Andrea Manes 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第10期125-137,共13页
Reducing the vulnerability of a platform,i.e.,the risk of being affected by hostile objects,is of paramount importance in the design process of vehicles,especially aircraft.A simple and effective way to decrease vulne... Reducing the vulnerability of a platform,i.e.,the risk of being affected by hostile objects,is of paramount importance in the design process of vehicles,especially aircraft.A simple and effective way to decrease vulnerability is to introduce protective structures to intercept and possibly stop threats.However,this type of solution can lead to a significant increase in weight,affecting the performance of the aircraft.For this reason,it is crucial to study possible solutions that allow reducing the vulnerability of the aircraft while containing the increase in structural weight.One possible strategy is to optimize the topology of protective solutions to find the optimal balance between vulnerability and the weight of the added structures.Among the many optimization techniques available in the literature for this purpose,multiobjective genetic algorithms stand out as promising tools.In this context,this work proposes the use of a in-house software for vulnerability calculation to guide the process of topology optimization through multi-objective genetic algorithms,aiming to simultaneously minimize the weight of protective structures and vulnerability.In addition to the use of the in-house software,which itself represents a novelty in the field of topology optimization of structures,the method incorporates a custom mutation function within the genetic algorithm,specifically developed using a graph-based approach to ensure the continuity of the generated structures.The tool developed for this work is capable of generating protections with optimized layouts considering two different types of impacting objects,namely bullets and fragments from detonating objects.The software outputs a set of non-dominated solutions describing different topologies that the user can choose from. 展开更多
关键词 Topological optimization Protective structure genetic algorithm SURVIVABILITY VULNERABILITY
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采用改进遗传算法的无线电能传输系统参数优化设计 被引量:2
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作者 杨阳 章治 +2 位作者 吴雪钰 曹嘉亿 郑晅 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第4期93-104,共12页
针对高阶补偿拓扑的无线电能传输(WPT)系统的谐振参数较多且相互关联,从而导致系统设计时各个元件具体参数难以确定的问题,提出了一种适用于一次侧LCC、二次侧LC串联拓扑(LCC-S)的WPT系统参数优化设计方法。利用MATLAB/Simulink搭建WPT... 针对高阶补偿拓扑的无线电能传输(WPT)系统的谐振参数较多且相互关联,从而导致系统设计时各个元件具体参数难以确定的问题,提出了一种适用于一次侧LCC、二次侧LC串联拓扑(LCC-S)的WPT系统参数优化设计方法。利用MATLAB/Simulink搭建WPT系统仿真平台并进行理论分析,评估了谐振参数、耦合系数和等效负载对该系统输出特性的影响,选择影响程度最复杂的变量作为决策变量,构建系统非线性优化模型;以提高WPT系统的传输效率为目标,在遗传算法基础上加入非线性优化策略,并设计新的突变函数,利用改进后的遗传算法(IGA)给出了系统参数的优化设计方案。仿真结果表明:IGA使系统传输效率达到98.34%,相较遗传算法提高了2.52%,且收敛速度显著提高。搭建WPT系统实验平台并进行测试,结果表明:该系统能够以97.98%的传输效率保持300 W的功率输出;当负载电阻处于6~46Ω时,系统传输效率能够维持在90%以上。研究结果可为LCC-S型WPT系统参数设计提供参考。 展开更多
关键词 无线电能传输 LCC-S型 拓扑结构 改进遗传算法 谐振参数优化
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基于GA-BP神经网络的烟叶打叶风分工艺参数优化
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作者 田斌强 付龙 +5 位作者 唐剑宁 刘辉 夏凡 黄沙 刘莉艳 郭筠 《河南农业大学学报》 北大核心 2025年第3期508-515,共8页
【目的】获得烤烟烟叶在打叶风分中的最佳工艺参数,进一步优化叶片结构。【方法】选取打叶复烤工艺中的前5级打叶转速和第7、第8风机频率共7个因素,每个因素设3个水平开展正交试验,以正交试验结果确定较优的工艺参数组合为数据样本集构... 【目的】获得烤烟烟叶在打叶风分中的最佳工艺参数,进一步优化叶片结构。【方法】选取打叶复烤工艺中的前5级打叶转速和第7、第8风机频率共7个因素,每个因素设3个水平开展正交试验,以正交试验结果确定较优的工艺参数组合为数据样本集构建GA-BP神经网络模型,并结合NSGA-Ⅱ的方法对工艺参数进一步优化。【结果】正交试验确定较高的大中片率最佳工艺参数为:第1至5级打叶转速分别为493、471、620、798、794 r·min^(-1),第7、第8级风机频率分别为49、45 Hz,较低的碎片率和叶中含梗率的最优工艺参数为:第1至5级打叶转速分别为503、489、621、792、792 r·min^(-1),第7、第8级风机频率分别为50、46 Hz。经GA-BP神经网络模型优化后为第1至5级打叶转速分别为485、474、620、796、794 r·min^(-1),第7、第8级风机频率分别为49、46 Hz,在此条件下,大中片率提升了1.52个百分点,叶中含梗率、碎片率分别降低了0.09和0.08个百分点。【结论】在正交试验的基础上,通过GA-BP神经网络模型优化多工艺参数,叶片结构更为合理,可为提升烟叶叶片加工质量提供参考。 展开更多
关键词 叶片结构 BP神经网络 遗传算法 打叶风分 参数优化
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车辆换挡系统液压缓冲阀优化设计与实验研究
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作者 强彦 郑天成 +2 位作者 单乐 毛飞鸿 魏列江 《机床与液压》 北大核心 2025年第5期129-134,共6页
液压换挡系统中的液压缓冲阀的性能与汽车换挡品质密切相关。以某重型车辆液压缓冲阀为研究对象,建立其AMESim仿真模型;以换挡系统充油压力为优化目标,通过时间乘绝对误差积分准则以及回归分析确定了优化函数;采用实验设计法分析得出对... 液压换挡系统中的液压缓冲阀的性能与汽车换挡品质密切相关。以某重型车辆液压缓冲阀为研究对象,建立其AMESim仿真模型;以换挡系统充油压力为优化目标,通过时间乘绝对误差积分准则以及回归分析确定了优化函数;采用实验设计法分析得出对充油压力影响的Pereto图,并分析出液压缓冲阀对充油压力影响的参数为阻尼孔直径、弹簧刚度以及泄油孔直径。运用遗传算法进行优化,得出缓冲阀的最优结构参数取值。采用控制变量法进行的实验验证显示,通过遗传算法对缓冲阀结构参数进行优化后,换挡系统的性能显著提升,表现在充油压力的上升过程更加接近理想状态,从而显著改善了换挡的整体品质。 展开更多
关键词 液压缓冲阀 DOE分析 遗传算法 结构参数优化
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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
5
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
6
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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基于脆弱性分析的我国航空货运网络结构优化
7
作者 李艳伟 陈安军 《计算机工程与设计》 北大核心 2025年第2期399-407,共9页
为降低我国航空货运网络破坏后造成的损失,设计一种适用于航空货运网络的结构优化方案。针对货运量加权的航空货运网络进行脆弱性仿真攻击,确定最佳蓄意攻击策略,识别网络脆弱性节点、连边;根据脆弱性分析结果及航空货运网络运营特征,... 为降低我国航空货运网络破坏后造成的损失,设计一种适用于航空货运网络的结构优化方案。针对货运量加权的航空货运网络进行脆弱性仿真攻击,确定最佳蓄意攻击策略,识别网络脆弱性节点、连边;根据脆弱性分析结果及航空货运网络运营特征,提出基于社区划分的“脆弱性节点复制”的网络优化思路,运用改进相似性链路预测、模块度社区划分的方法确定备选增边集合;考虑到成本问题为遗传算法适应度函数添加成本约束求解最优增边方案,对优化前后网络全局脆弱性、节点脆弱性进行仿真对比验证了优化方案的可行性。 展开更多
关键词 航空货运 脆弱性 结构优化 综合评价 链路预测 社区划分 遗传算法
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柱塞泵用缸/衬套双金属胀/锁结构及其优化
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作者 陆亚运 陈梦月 +4 位作者 刘志伟 杨鑫 黄文俊 孔继周 韦红余 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第6期164-175,共12页
为解决柱塞泵缸体与衬套间结合可靠性低的问题,提出了缸/衬套双金属胀/锁结构及其复合技术,即基于过盈配合设计了锁合结构,并通过过盈冷装与机械冷挤压进行制造。以缸/衬套复合件中的衬套为研究对象,设计了正交试验,并基于ABAQUS仿真软... 为解决柱塞泵缸体与衬套间结合可靠性低的问题,提出了缸/衬套双金属胀/锁结构及其复合技术,即基于过盈配合设计了锁合结构,并通过过盈冷装与机械冷挤压进行制造。以缸/衬套复合件中的衬套为研究对象,设计了正交试验,并基于ABAQUS仿真软件建立了缸/衬套双金属复合工艺仿真模型。以正交试验数据作为训练集,通过BP神经网络构建了衬套凸台角度、凸台宽度、凸台高度、衬套厚度和缸/衬套过盈5种输入与缸/衬套的拉脱力、线应变2种输出之间的代理模型。最后基于Pareto遗传算法进行缸/衬套拉脱力与线应变的多目标优化,得出优化后的衬套结构参数。结果表明:优化后的缸/衬套复合件的拉脱力提高了13.18%且线应变下降了11.11%,显著改善了缸/衬套的结合性能。 展开更多
关键词 双金属 过盈配合 锁合结构 衬套结构优化 神经网络 遗传算法
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基于ANN-GA协同寻优的大跨度双曲桁架拱钢闸门结构优化设计
9
作者 王皓臣 张燎军 +3 位作者 张汉云 章寰宇 林润丰 宋琰 《水电能源科学》 北大核心 2025年第1期145-149,共5页
针对大跨度双曲桁架拱钢闸门结构的优化设计,采用拉丁超立方随机抽样方法建立试验抽样点,通过对抽样点的训练建立人工神经网络(ANN)预测模型;同时协同遗传算法(GA)的全局搜索能力,基于ANN模型构造相应的适应度函数,提出了一种ANN-GA协... 针对大跨度双曲桁架拱钢闸门结构的优化设计,采用拉丁超立方随机抽样方法建立试验抽样点,通过对抽样点的训练建立人工神经网络(ANN)预测模型;同时协同遗传算法(GA)的全局搜索能力,基于ANN模型构造相应的适应度函数,提出了一种ANN-GA协同优化的结构优化模型,并对某拟建60 m大跨度双曲桁架拱钢闸门关键构件进行结构优化设计。结果表明,ANN模型可有效应用于结构尺寸与闸门总质量及最大折算应力的非线性建模,训练后的ANN-GA模型可根据结构尺寸准确预测该结构尺寸下所对应的闸门总质量及最大应力值;通过建立基于ANN模型构建的适应度函数,GA可实现在ANN模型预测的基础上快速全局寻优并快速收敛,基于ANN-GA的协同优化方法对于闸门结构尺寸优化切实有效。研究成果可为闸门结构优化设计提供参考。 展开更多
关键词 钢闸门 结构优化设计 人工神经网络 遗传算法
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量子退火驱动的桁架结构拓扑优化设计方法
10
作者 王炎 杨迪雄 +1 位作者 雷振增 陈国海 《计算力学学报》 北大核心 2025年第3期339-345,361,共8页
为克服桁架结构传统拓扑优化方法面临的计算效率低、易陷入局部最优等局限,本文基于桁架基结构思想,提出了一种量子退火驱动的桁架结构刚度优化设计方法。首先,选取桁架结构的弹性应变能作为目标函数,将体积约束表达成惩罚项形式嵌入结... 为克服桁架结构传统拓扑优化方法面临的计算效率低、易陷入局部最优等局限,本文基于桁架基结构思想,提出了一种量子退火驱动的桁架结构刚度优化设计方法。首先,选取桁架结构的弹性应变能作为目标函数,将体积约束表达成惩罚项形式嵌入结构优化问题的哈密顿量中,形成无约束优化问题。然后,通过构造杆件截面积的增量与编码量子比特的指数型映射关系,同时引入辅助量子比特,并以量子退火算法驱动其变化来实现增量正负方向的调整,从而将体积约束下的桁架刚度最大化问题转化为量子退火机能够求解的二次无约束二进制优化问题。使用经典计算机执行有限元分析,在专用量子退火机上实现优化求解,发展了经典与量子计算混合优化框架。两个桁架拓扑优化算例验证了本文提出的算法的稳定收敛性,并展示了量子退火算法在结构优化领域的可行性与应用潜力,为工程优化设计提供了一种融合经典计算与量子算法的创新范式。 展开更多
关键词 桁架结构 拓扑优化设计 量子退火算法 量子计算 二次无约束二进制优化问题
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基于C-MOEA/D约束多目标优化算法的中频变压器绝缘结构全局优化设计方法
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作者 刘丰硕 汲胜昌 +1 位作者 党永亮 祝令瑜 《高电压技术》 北大核心 2025年第2期956-966,共11页
中频变压器是电力电子变压器的核心磁性元件,起电气隔离和电压变换的关键作用。对中频变压器绝缘结构进行优化设计可以有效提高变压器的绝缘可靠性和功率密度,得到了研究者的广泛关注。为此,提出了一种基于C-MOEA/D约束多目标优化算法... 中频变压器是电力电子变压器的核心磁性元件,起电气隔离和电压变换的关键作用。对中频变压器绝缘结构进行优化设计可以有效提高变压器的绝缘可靠性和功率密度,得到了研究者的广泛关注。为此,提出了一种基于C-MOEA/D约束多目标优化算法的中频变压器绝缘结构全局优化设计方法。根据中频变压器绝缘结构特点给出优化总体流程,并提出使用基于非支配排序和参考向量的遗传算法C-MOEA/D对绝缘结构参数优化。针对优化过程中存在的难题,首先构建了中频变压器二维电场分析参数化模型,以三维模型为基准,分析对比了其计算精度;其次通过拉丁超立方采样和基于方差的灵敏度分析方法确定影响最大场强的关键结构参数,固定灵敏度低的结构参数实现参数化模型决策变量降维;随后,根据中频变压器隔离电压波形搭建绝缘材料击穿场强测试平台,确定其常用绝缘材料的击穿场强并给出绝缘约束条件。最后以最大场强和体积为目标,对一台25 kV中频变压器的11个绝缘结构参数进行优化设计应用。优化结果表明:与原设计相比,最大场强下降19.6%,体积减小23.9%。 展开更多
关键词 中频变压器 遗传算法 灵敏度分析 绝缘结构优化 参数化模型 降维
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考虑拉伸和弯曲载荷的多工况CFRP-Al胶接结构多目标优化设计
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作者 吴汪箭 游有鹏 +1 位作者 朱如鹏 王旦 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第7期79-90,共12页
由碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)与铝合金(Al)胶接而成的单搭接胶接结构,由于缺乏拉伸载荷和弯曲载荷作用下力学性能和损伤行为的系统性研究,其连接性能和可靠性的进一步提升受到限制。本研究建立了CFRP-Al单搭接胶接结构有限元模型,... 由碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)与铝合金(Al)胶接而成的单搭接胶接结构,由于缺乏拉伸载荷和弯曲载荷作用下力学性能和损伤行为的系统性研究,其连接性能和可靠性的进一步提升受到限制。本研究建立了CFRP-Al单搭接胶接结构有限元模型,分析了拉伸载荷及三点弯曲载荷作用下胶接结构力学响应和损伤分布。其中,采用三维Hashin失效准则和内聚力模型分别模拟CFRP层内损伤、层间损伤及胶层损伤的演化过程,并与试验对比分析,验证损伤模型的有效性。之后,基于胶接参数构建以拉伸强度、剪切强度及弯曲强度为优化目标的多目标优化代理模型,代理模型结果与仿真结果最大相对误差为2.57%,验证了代理模型的准确性。在此基础上,采用NSGA-Ⅱ算法对代理模型迭代优化,获得三维分布Pareto最优解集,与初始模型相比,优化后胶接结构拉伸强度、剪切强度及弯曲强度分别提高7.34%、24.12%和9.51%,实现了胶接结构综合连接性能的有效提升,该研究可为胶接结构可靠性优化设计提供参考。 展开更多
关键词 复合材料/铝合金 胶接结构 拉伸载荷 三点弯曲载荷 遗传算法 多目标优化
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单层网壳结构的局部加肋渐进式拓扑优化方法
13
作者 王润谷 董骁 龚景海 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第7期1019-1028,共10页
研究单层网壳结构的局部加肋拓扑优化对提升其经济性与整体稳定性有重要意义.针对单层网壳结构,以结构用钢量为评价指标,基于渐进结构优化算法,提出局部加肋拓扑优化方法.根据结构中杆件的内力分布计算应变能,结合单层网壳结构的特点建... 研究单层网壳结构的局部加肋拓扑优化对提升其经济性与整体稳定性有重要意义.针对单层网壳结构,以结构用钢量为评价指标,基于渐进结构优化算法,提出局部加肋拓扑优化方法.根据结构中杆件的内力分布计算应变能,结合单层网壳结构的特点建立网格加强评价准则,在迭代运算中增加锥体加强应变能过大的网格,删除应变能过小的新增锥体,比较优化前后网壳结构的用钢量与整体稳定性,验证结构优化方法的可行性.经拓扑优化得到新的局部加肋单层网壳结构,相较于初始结构,优化后的结构用钢量减小,并且整体稳定性提高,结果可为单层网壳结构的局部加肋设计优化提供技术参考. 展开更多
关键词 单层网壳结构 局部加肋 渐进结构优化算法 拓扑优化
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基于变密度拓扑优化的液冷板散热流道设计 被引量:1
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作者 杨智颖 卢伟 +3 位作者 姚嘉 程阳 伍德坚 文海龙 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第2期702-713,共12页
电动汽车的热管理以液冷散热为主,针对传统蛇形液冷板散热流道存在均温性差、压降高等不足,尝试应用拓扑优化技术进行流道设计,以满足电池包高温安全性和均温性的要求。首先,基于Comsol变密度拓扑优化的2D仿真,以设计域平均温度最低为... 电动汽车的热管理以液冷散热为主,针对传统蛇形液冷板散热流道存在均温性差、压降高等不足,尝试应用拓扑优化技术进行流道设计,以满足电池包高温安全性和均温性的要求。首先,基于Comsol变密度拓扑优化的2D仿真,以设计域平均温度最低为目标函数,流道体积分数作为约束条件,通过变量控制法获得设计域中流道分布规律,采用亥姆霍兹过滤器进行敏度过滤,得到新型树状拓扑优化流道的设计。将2D拓扑仿真结果转化为实际流道几何模型,并通过3D打印技术制备树状拓扑流道散热板。采用热流耦合的仿真模拟技术,进行响应面实验设计,研究流道体积分数A、入口温度B、流量C对散热性能的交互影响,通过实验验证了拓扑流道的实际温控能力,证实了仿真模拟的高预测精度。利用非支配遗传算法的优化迭代分析,获取最优帕累托前沿解,即A=0.3、B=20℃、C=10 L/min时具有最佳散热性能。拓扑流道最优方案与蛇形流道相比,进出口压降从4863 Pa下降到822 Pa,下降83%;电池模组最高温度从27.88℃下降到27.21℃,下降2.4%;温差从5.7℃下降到4.95℃,下降13.2%。以上结果均满足了电池模组驱动耐久工况下的测试要求。本工作验证了树状拓扑优化流道进行电池模组热管理的优势,为电池热管理系统的设计提供了有效的方案。 展开更多
关键词 电池包热管理 变密度拓扑优化 树状流道设计 响应面优化 非支配遗传算法
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应用CFD的多材料混合螺杆结构参数化设计与优化
15
作者 王龙 王世杰 +3 位作者 马硕 韩晓伟 张静 段国林 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第6期1049-1061,共13页
目前利用微流挤出工艺打印功能梯度材料常出现出口材料转变延迟现象,导致较长的打印时间才能实现材料过渡。为提高三维打印浆料的混料效能、缩短打印时间,使浆料稳定均匀挤出的同时保证打印成形质量。提出了响应面模型仿真实验策略,结... 目前利用微流挤出工艺打印功能梯度材料常出现出口材料转变延迟现象,导致较长的打印时间才能实现材料过渡。为提高三维打印浆料的混料效能、缩短打印时间,使浆料稳定均匀挤出的同时保证打印成形质量。提出了响应面模型仿真实验策略,结合空间填充设计与Kriging插值算法构建螺杆结构优化的代理模型。选取螺杆直径、螺棱宽度、螺杆内径、螺距5个结构参数作为设计变量,螺杆表面与料腔壁面作用浆料的面积加权平均剪应力最大作为优化目标。利用筛选优化算法与多目标优化遗传算法实现了混合结构参数优化,得到了优化参数解集,最后将得到的参数组合进行模拟分析与打印实验。结果表明新结构能够有效提高混合效率、增强混合效果、增大单位时间内组分浓度变化速率,证明了优化方法的有效性与正确性,适用于微流挤出打印的工艺改进。 展开更多
关键词 微流挤出 混料效能 响应面法 多目标遗传算法 结构优化
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基于响应面法的JMZ型机载锚杆钻机钻臂结构优化
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作者 滕文想 陈慕冉 +1 位作者 张立祥 费树辉 《煤炭工程》 北大核心 2025年第3期217-224,共8页
针对机载锚杆钻机钻臂质量过大会影响机动性和工作稳定性等问题,以JMZ型机载锚杆钻机钻臂为研究对象,采用响应面法进行结构优化。以钻臂的尺寸参数为设计变量,强度和刚度为约束条件,质量为优化目标,采用中心组合设计法,建立响应面模型,... 针对机载锚杆钻机钻臂质量过大会影响机动性和工作稳定性等问题,以JMZ型机载锚杆钻机钻臂为研究对象,采用响应面法进行结构优化。以钻臂的尺寸参数为设计变量,强度和刚度为约束条件,质量为优化目标,采用中心组合设计法,建立响应面模型,分析各变量对钻臂最大等效应力、最大变形和质量的影响规律,运用多岛遗传算法对响应面模型进行寻优求解,得到最优参数组合。结果表明:固定臂内筒截面尺寸对钻臂最大等效应力的影响最大,伸缩臂内筒截面尺寸对钻臂最大变形和质量的影响最大;优化后钻臂强度和刚度均满足要求,钻臂质量下降了7.83%,最大等效应力下降了14.58%,达到了优化目的。 展开更多
关键词 钻臂 有限元分析 结构优化 响应面法 多岛遗传算法
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基于有限元和神经网络方法的弹簧触指结构优化设计
17
作者 苏俊天 淡淑恒 《高压电器》 北大核心 2025年第3期176-183,共8页
针对电气设备常见的电连接器——弹簧触指结构,提出了一种优化弹簧触指结构参数的方法。首先运用仿真软件Comsol Multiphysics建立弹簧触指结构模型,利用有限元方法进行接触压力和接触电阻计算,分析了簧丝直径、弹簧倾斜角、宽高比、弹... 针对电气设备常见的电连接器——弹簧触指结构,提出了一种优化弹簧触指结构参数的方法。首先运用仿真软件Comsol Multiphysics建立弹簧触指结构模型,利用有限元方法进行接触压力和接触电阻计算,分析了簧丝直径、弹簧倾斜角、宽高比、弹簧圈数对性能参数的影响。以接触压力和接触电阻作为目标函数,利用遗传算法改进的BP神经网络模型,拟合了弹簧触指结构参数与目标函数之间的关系,从而对弹簧触指结构进行优化设计。在满足弹簧触指结构插拔力要求的条件下,减小弹簧触指结构的接触电阻,降低工作温度,改善了其电接触性能。文中提出的优化方法克服了单一变量法计算量大、计算时间长的缺点,可为弹簧触指结构的设计提供新思路。 展开更多
关键词 弹簧触指结构 有限元法 结构优化 遗传算法 神经网络
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风力机叶片主梁设计参数对帕累托前锋的影响
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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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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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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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