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基于多保真度代理模型的混凝土泵车臂架销轴轻量化设计
1
作者
李鹏
李梦聪
+3 位作者
肖立波
王一棠
宋学官
阳领
《中国机械工程》
北大核心
2025年第4期821-829,共9页
销轴作为混凝土泵车臂架系统中关键的连接和支撑部件,如何在保证安全的前提下实现结构轻量化是设计过程中值得关注的问题。基于控制参数构建了空心哑铃销轴的参数化有限元模型;通过高、低保真度模型的相互扰动和高、低保真数据的合理算...
销轴作为混凝土泵车臂架系统中关键的连接和支撑部件,如何在保证安全的前提下实现结构轻量化是设计过程中值得关注的问题。基于控制参数构建了空心哑铃销轴的参数化有限元模型;通过高、低保真度模型的相互扰动和高、低保真数据的合理算时分配,建立了精度更高的基于特征映射的多保真度代理模型,以该代理模型为基础,采用遗传算法进行优化,获得了空心哑铃销轴的最佳设计方案,实现了销轴减重36%。理论计算、仿真和试验三重校核表明,基于代理模型最优参数所构建的空心哑铃销轴在实现轻量化和节省材料消耗的同时,其物理力学性能依然能够得到保证,为后续进一步应用提供了数据支撑和参考。
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关键词
混凝土泵车
空心销轴
轻量化设计
多保真度代理模型
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职称材料
基于多保真代理模型的塔机臂架结构优化
2
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。
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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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职称材料
基于自适应多可信度多项式混沌-Kriging模型的高效气动优化方法
被引量：
5
3
作者
赵欢
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期223-238,共16页
多可信度代理模型已经成为提高基于代理模型的优化算法效率和可信度水平最有效的手段之一.然而目前流行的co-Kriging和分层Kriging(HK)等多可信度代理模型泛化能力不足,缺乏对高阶/高非线性建模问题的适应性,难以广泛应用.文章基于发展...
多可信度代理模型已经成为提高基于代理模型的优化算法效率和可信度水平最有效的手段之一.然而目前流行的co-Kriging和分层Kriging(HK)等多可信度代理模型泛化能力不足,缺乏对高阶/高非线性建模问题的适应性,难以广泛应用.文章基于发展的自适应多可信度多项式混沌-Kriging(MF-PCK)代理模型,在提高建模效率和对高阶/高非线性问题近似准确率的同时,建立了基于该自适应MF-PCK模型的高效全局气动优化方法.在发展的方法中,提出了基于MF-PCK模型的新型变可信度期望改进加点方法,使代理优化算法效率进一步提高.为了验证发展方法的全面表现,将其应用在经典的数值函数算例以及多个跨音速气动外形的确定性优化和稳健优化设计中,并与基于Kriging和HK模型的代理优化算法进行了全面比较.结果表明,发展的新型多可信度全局气动优化方法其优化效率相对于基于Kriging和HK模型的优化效率显著提高,结果更好也更加可靠,并且稳健优化设计效率和结果也更符合工程应用需求,证明了其相对于基于Kriging和HK模型的代理优化算法的显著优势.
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关键词
多可信度代理模型
全局优化
跨音速气动优化
多可信度多项式混沌-克里金
稳健设计
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职称材料
题名
基于多保真度代理模型的混凝土泵车臂架销轴轻量化设计
1
作者
李鹏
李梦聪
肖立波
王一棠
宋学官
阳领
机构
大连理工大学机械工程学院
起重机械关键技术全国重点实验室
中联重科股份有限公司
高性能精密制造全国重点实验室
湖南信息职业技术学院
出处
《中国机械工程》
北大核心
2025年第4期821-829,共9页
基金
湖南省自然科学基金(2023JJ40688)
中联重科股份有限公司基金(HX20230163)。
文摘
销轴作为混凝土泵车臂架系统中关键的连接和支撑部件,如何在保证安全的前提下实现结构轻量化是设计过程中值得关注的问题。基于控制参数构建了空心哑铃销轴的参数化有限元模型;通过高、低保真度模型的相互扰动和高、低保真数据的合理算时分配,建立了精度更高的基于特征映射的多保真度代理模型,以该代理模型为基础,采用遗传算法进行优化,获得了空心哑铃销轴的最佳设计方案,实现了销轴减重36%。理论计算、仿真和试验三重校核表明,基于代理模型最优参数所构建的空心哑铃销轴在实现轻量化和节省材料消耗的同时,其物理力学性能依然能够得到保证,为后续进一步应用提供了数据支撑和参考。
关键词
混凝土泵车
空心销轴
轻量化设计
多保真度代理模型
Keywords
concrete pump truck
hollow pin
lightweight design
multi-fidelity
surrogate
(
mfs
)
model
分类号
TH122 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
基于多保真代理模型的塔机臂架结构优化
2
作者
张建康
刘富文
郭冠辰
张帅
宋学官
孙田
李子陆
机构
大连理工大学机械工程学院
大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室
抚顺永茂建筑机械有限公司
出处
《机电工程》
CAS
北大核心
2024年第11期1967-1976,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(52075068)
国家重点研发计划项目(2018YFB1700704)。
文摘
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。
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
Keywords
tower crane with movable jib
lightweight design of jib structure
multi-fidelity
surrogate
model
(
mfs
)
genetic algorithm(GA)
optimization design
latin hypercube sampling(LHS)
radial basis function(RBF)
分类号
TH213.3 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
基于自适应多可信度多项式混沌-Kriging模型的高效气动优化方法
被引量：
5
3
作者
赵欢
机构
西北工业大学航空学院
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期223-238,共16页
基金
国家自然科学基金(12102489)
翼型、叶栅空气动力学重点实验室基金(614220121010126,614220121020128)资助项目。
文摘
多可信度代理模型已经成为提高基于代理模型的优化算法效率和可信度水平最有效的手段之一.然而目前流行的co-Kriging和分层Kriging(HK)等多可信度代理模型泛化能力不足,缺乏对高阶/高非线性建模问题的适应性,难以广泛应用.文章基于发展的自适应多可信度多项式混沌-Kriging(MF-PCK)代理模型,在提高建模效率和对高阶/高非线性问题近似准确率的同时,建立了基于该自适应MF-PCK模型的高效全局气动优化方法.在发展的方法中,提出了基于MF-PCK模型的新型变可信度期望改进加点方法,使代理优化算法效率进一步提高.为了验证发展方法的全面表现,将其应用在经典的数值函数算例以及多个跨音速气动外形的确定性优化和稳健优化设计中,并与基于Kriging和HK模型的代理优化算法进行了全面比较.结果表明,发展的新型多可信度全局气动优化方法其优化效率相对于基于Kriging和HK模型的优化效率显著提高,结果更好也更加可靠,并且稳健优化设计效率和结果也更符合工程应用需求,证明了其相对于基于Kriging和HK模型的代理优化算法的显著优势.
关键词
多可信度代理模型
全局优化
跨音速气动优化
多可信度多项式混沌-克里金
稳健设计
Keywords
multi-fidelity
surrogate
model
global optimization
transonic aerodynamic optimization
multi-fidelity
polynomial chaos-Kriging(
mf
-PCK)
robust design
分类号
V211 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于多保真度代理模型的混凝土泵车臂架销轴轻量化设计
李鹏
李梦聪
肖立波
王一棠
宋学官
阳领
《中国机械工程》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于多保真代理模型的塔机臂架结构优化
张建康
刘富文
郭冠辰
张帅
宋学官
孙田
李子陆
《机电工程》
CAS
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于自适应多可信度多项式混沌-Kriging模型的高效气动优化方法
赵欢
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
5
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