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Reliability analysis for aeroengine turbine disc fatigue life with multiple random variables based on distributed collaborative response surface method 被引量:2
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作者 高海峰 白广忱 +1 位作者 高阳 鲍天未 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第12期4693-4701,共9页
The fatigue life of aeroengine turbine disc presents great dispersion due to the randomness of the basic variables,such as applied load,working temperature,geometrical dimensions and material properties.In order to am... The fatigue life of aeroengine turbine disc presents great dispersion due to the randomness of the basic variables,such as applied load,working temperature,geometrical dimensions and material properties.In order to ameliorate reliability analysis efficiency without loss of reliability,the distributed collaborative response surface method(DCRSM) was proposed,and its basic theories were established in this work.Considering the failure dependency among the failure modes,the distributed response surface was constructed to establish the relationship between the failure mode and the relevant random variables.Then,the failure modes were considered as the random variables of system response to obtain the distributed collaborative response surface model based on structure failure criterion.Finally,the given turbine disc structure was employed to illustrate the feasibility and validity of the presented method.Through the comparison of DCRSM,Monte Carlo method(MCM) and the traditional response surface method(RSM),the results show that the computational precision for DCRSM is more consistent with MCM than RSM,while DCRSM needs far less computing time than MCM and RSM under the same simulation conditions.Thus,DCRSM is demonstrated to be a feasible and valid approach for improving the computational efficiency of reliability analysis for aeroengine turbine disc fatigue life with multiple random variables,and has great potential value for the complicated mechanical structure with multi-component and multi-failure mode. 展开更多
关键词 complicated mechanical structure reliability analysis multiple random variables multi-component and multi-failure mode distributed collaborative response surface method
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Nonlinear finite-element-based structural system failure probability analysis methodology for gravity dams considering correlated failure modes 被引量:5
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作者 胡江 马福恒 吴素华 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第1期178-189,共12页
The structural system failure probability(SFP) is a valuable tool for evaluating the global safety level of concrete gravity dams.Traditional methods for estimating the failure probabilities are based on defined mathe... The structural system failure probability(SFP) is a valuable tool for evaluating the global safety level of concrete gravity dams.Traditional methods for estimating the failure probabilities are based on defined mathematical descriptions,namely,limit state functions of failure modes.Several problems are to be solved in the use of traditional methods for gravity dams.One is how to define the limit state function really reflecting the mechanical mechanism of the failure mode;another is how to understand the relationship among failure modes and enable the probability of the whole structure to be determined.Performing SFP analysis for a gravity dam system is a challenging task.This work proposes a novel nonlinear finite-element-based SFP analysis method for gravity dams.Firstly,reasonable nonlinear constitutive modes for dam concrete,concrete/rock interface and rock foundation are respectively introduced according to corresponding mechanical mechanisms.Meanwhile the response surface(RS) method is used to model limit state functions of main failure modes through the Monte Carlo(MC) simulation results of the dam-interface-foundation interaction finite element(FE) analysis.Secondly,a numerical SFP method is studied to compute the probabilities of several failure modes efficiently by simple matrix integration operations.Then,the nonlinear FE-based SFP analysis methodology for gravity dams considering correlated failure modes with the additional sensitivity analysis is proposed.Finally,a comprehensive computational platform for interfacing the proposed method with the open source FE code Code Aster is developed via a freely available MATLAB software tool(FERUM).This methodology is demonstrated by a case study of an existing gravity dam analysis,in which the dominant failure modes are identified,and the corresponding performance functions are established.Then,the dam failure probability of the structural system is obtained by the proposed method considering the correlation relationship of main failure modes on the basis of the mechanical mechanism analysis with the MC-FE simulations. 展开更多
关键词 gravity dam structural system failure probability nonlinear finite element response surface method computational platform
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Multi-objective optimisation of a vehicle energy absorption structure based on surrogate model 被引量:4
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作者 谢素超 周辉 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第6期2539-2546,共8页
In order to optimize the crashworthy characteristic of energy-absorbing structures, the surrogate models of specific energy absorption (SEA) and ratio of SEA to initial peak force (REAF) with respect to the design... In order to optimize the crashworthy characteristic of energy-absorbing structures, the surrogate models of specific energy absorption (SEA) and ratio of SEA to initial peak force (REAF) with respect to the design parameters were respectively constructed based on surrogate model optimization methods (polynomial response surface method (PRSM) and Kriging method (KM)). Firstly, the sample data were prepared through the design of experiment (DOE). Then, the test data models were set up based on the theory of surrogate model, and the data samples were trained to obtain the response relationship between the SEA &amp; REAF and design parameters. At last, the structure optimal parameters were obtained by visual analysis and genetic algorithm (GA). The results indicate that the KM, where the local interpolation method is used in Gauss correlation function, has the highest fitting accuracy and the structure optimal parameters are obtained as: the SEA of 29.8558 kJ/kg (corresponding toa=70 mm andt= 3.5 mm) and REAF of 0.2896 (corresponding toa=70 mm andt=1.9615 mm). The basis function of the quartic PRSM with higher order than that of the quadratic PRSM, and the mutual influence of the design variables are considered, so the fitting accuracy of the quartic PRSM is higher than that of the quadratic PRSM. 展开更多
关键词 railway vehicle energy-absorbing structure surrogate model Kriging method (KM) polynomial response surface method (PRSM) structure optimization
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基于离散元法的半自磨机衬板提升条参数优化研究
4
作者 方鑫 刘瑜 +4 位作者 李茂林 黄礼龙 罗聪 李良伟 吴彩斌 《矿冶工程》 北大核心 2025年第2期69-75,共7页
采用离散元法对秘鲁拉斯邦巴斯选矿厂Φ12.2 m×6.7 m半自磨机衬板提升条参数进行优化。基于响应曲面分析,构建二次回归模型,研究各因子对碰撞总能量和能量离散程度的影响。结果表明:提升条高度对颗粒运动行为具有显著影响,它通过... 采用离散元法对秘鲁拉斯邦巴斯选矿厂Φ12.2 m×6.7 m半自磨机衬板提升条参数进行优化。基于响应曲面分析,构建二次回归模型,研究各因子对碰撞总能量和能量离散程度的影响。结果表明:提升条高度对颗粒运动行为具有显著影响,它通过改变颗粒抛落高度、抛出范围和运动轨迹,进而影响磨矿过程中碰撞能量的形成;提升条面角和宽度通过调整颗粒在抛落区域和研磨区域的运行位置进而影响碰撞能量的分布。综合考量,确定适宜的衬板提升条参数为:高度380 mm、宽度100 mm、面角30°。 展开更多
关键词 磨机 衬板 磨矿 半自磨 离散元法 响应曲面 提升条 结构优化
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基于响应面法的铆压型轮毂轴承单元内圈结构优化试验研究 被引量:1
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作者 车文侃 李立新 汪峰 《机电工程》 北大核心 2025年第3期491-500,共10页
针对轮毂轴承铆压成型后产品铆压强度和稳定性不足的问题,对铆压成型过程进行了原理分析、模拟仿真、优化设计和试验验证等方面的研究。首先,分析了铆压成型设备和原理,获得了铆头运动轨迹方程;采用ABAQUS软件构建了轮毂轴承铆压成型有... 针对轮毂轴承铆压成型后产品铆压强度和稳定性不足的问题,对铆压成型过程进行了原理分析、模拟仿真、优化设计和试验验证等方面的研究。首先,分析了铆压成型设备和原理,获得了铆头运动轨迹方程;采用ABAQUS软件构建了轮毂轴承铆压成型有限元模型,并对该模型的准确性进行了验证;分析了法兰轴端变形区域的应变,获得了铆压过程中容易开裂影响铆压强度的区域;然后,应用响应面方法,以铆压预紧力与内圈外径变化量的比值(RPC)为优化目标,对该区域的斜线角度θ、斜线距离L、圆角半径R三个结构参数进行了优化,获得了RPC的优化最大值和以上三个结构参数优化结果,并通过数值计算和试验,对优化结果的可靠性进行了验证;最后,针对优化结构后的内圈铆压装配成的轴承,进行了铆压松脱力试验和铆压强度试验。研究结果表明:斜线距离L是最显著影响RPC的因素,斜线角度θ与圆角半径R的交互作用对RPC的影响也很显著,而斜线距离L和圆角半径R没有明显的交互影响;使用优化结构后的内圈铆压装配成的轴承具有较强的轴向预紧能力和较高的铆压强度。 展开更多
关键词 机械强度 铆压成型有限元模型 轮毂轴承 响应面方法 结构优化 铆压预紧力与内圈外径变化量比值
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采用改进鲸鱼算法对抽滤槽结构优化
6
作者 梅新宇 彭威 +2 位作者 武新光 杨向锦 沈子旸 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第S1期342-348,共7页
提出了改进鲸鱼算法的抽滤槽结构优化方法,提升了抽滤槽浆料浓度分布一致性。首先建立抽滤槽内浆料流动数值模型,采用响应面法的二次回归方程建立抽滤槽结构参数与浆料浓度分布模型;采用改进鲸鱼算法求解抽滤槽优化模型,引入了差分变异... 提出了改进鲸鱼算法的抽滤槽结构优化方法,提升了抽滤槽浆料浓度分布一致性。首先建立抽滤槽内浆料流动数值模型,采用响应面法的二次回归方程建立抽滤槽结构参数与浆料浓度分布模型;采用改进鲸鱼算法求解抽滤槽优化模型,引入了差分变异策略和云自适应惯性权重,加快了收敛速度和跳出局部最优解的能力。实验结果表明优化后的圆锥型和半球型槽内浆料体积分数方差分别减小了14.52%和9.12%,超过标准鲸鱼算法0.22%和0.36%,收敛迭代次数和标准鲸鱼算法相比分别减少69.32%和67.37%,表明改进抽滤槽优化算法能在较短迭代次数内达到优化目标。 展开更多
关键词 抽滤 响应面法 鲸鱼优化 结构优化 药筒
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基于多重响应面法的水下卡箍连接器密封结构协同优化设计
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作者 安维峥 陈柏江 +2 位作者 王懿 侯广信 马强 《润滑与密封》 北大核心 2025年第9期149-155,共7页
水下卡箍连接器在恶劣的海洋环境及复杂的载荷条件下容易发生密封失效和屈服失效,而各零部件间的尺寸关系将会影响水下卡箍连接器的性能。为提高水下卡箍连接器安全性能,结合水下卡箍连接器结构特征,基于多重响应面法和多岛遗传算法(MI... 水下卡箍连接器在恶劣的海洋环境及复杂的载荷条件下容易发生密封失效和屈服失效,而各零部件间的尺寸关系将会影响水下卡箍连接器的性能。为提高水下卡箍连接器安全性能,结合水下卡箍连接器结构特征,基于多重响应面法和多岛遗传算法(MIGA)建立协同结构优化设计方法。以某油田水下卡箍连接器为例,通过灵敏度分析确定密封圈半径、上法兰厚度和上法兰接触角度为主要优化参数;采用Box-Behnken试验设计方法(BBD)建立多响应面模型,结合MIGA对其进行结构优化。结果表明:通过协同优化提高了水下卡箍连接器的密封性能,优化后在最大等效应力仅增大3%的情况下,水下卡箍连接器的最大接触压力增大了5.7%,质量减小了0.32%。研究结果为综合考虑多因素条件下水下卡箍连接器密封结构优化提供了参考。 展开更多
关键词 水下卡箍连接器 多重响应面法 多岛遗传算法 密封结构 结构优化
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基于响应面法的小型井下油水分离器操作参数优化
8
作者 曹砚锋 邱浩 +4 位作者 文敏 王通 赵军伟 邹明华 潘豪 《石油机械》 北大核心 2025年第5期125-132,共8页
油水分离器不仅可以有效分离油水混合物,还可提高生产效率、减轻环境污染,并降低生产成本。为了进一步提升油水分离器的分离效率,降低溢流压力损失,以设计的小型井下油水分离器为研究对象,基于响应面法,建立了油相密度、处理量和分流比... 油水分离器不仅可以有效分离油水混合物,还可提高生产效率、减轻环境污染,并降低生产成本。为了进一步提升油水分离器的分离效率,降低溢流压力损失,以设计的小型井下油水分离器为研究对象,基于响应面法,建立了油相密度、处理量和分流比3种操作参数与分离效率及压降之间的数学关系,分析了油相密度、处理量和分流比对分离效率和压降的单独影响,探讨了它们之间的交互影响关系,确定了最佳的操作参数组合形式,并对响应模型进行了验证。研究结果表明:方差分析与显著性检验显示模型的线性回归决定系数R~2分别为0.9729、0.9911,表明响应模型的相关性较好;当油相密度为800 kg/m^(3)、来液处理量为1.413 m^(3)/h及分流比为39.419%时,分离效果最优;优化后分离器分离效率由初始操作参数的79.56%提升至96.37%;操作参数优化后的分离器底流附近油相体积分数明显降低,溢流附近(油相出口)的含油体积分数提升了5个百分点。所得结果和研究方法可为井下油水分离器的结构再优化及现场应用提供指导。 展开更多
关键词 油水分离器 响应面法 操作参数 结构优化 分离效率 数值模拟
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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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基于圆度误差的静压转台芯轴部件结构优化
10
作者 韩绕奇 陈捷 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第8期146-150,共5页
液体静压转台具有较高的回转精度,被广泛应用于大型精密齿轮加工领域。然而静压转台芯轴部件的圆度误差会降低转台设备的回转精度和影响转台设备运行的平稳性。为了降低转台设备的圆度误差,提出一种基于圆度误差的芯轴部件结构优化方法... 液体静压转台具有较高的回转精度,被广泛应用于大型精密齿轮加工领域。然而静压转台芯轴部件的圆度误差会降低转台设备的回转精度和影响转台设备运行的平稳性。为了降低转台设备的圆度误差,提出一种基于圆度误差的芯轴部件结构优化方法。首先构建芯轴部件流固耦合模型;然后基于流固耦合分析得到芯轴部件的整体变形和圆度误差值;接着构建响应面模型得到芯轴部件结构参数与质量和圆度误差之间的影响规律,得到芯轴部件的最佳结构参数;最终对芯轴部件进行重构,并通过试验验证其可靠性。结果表明:重构后芯轴部件的圆度误差降低了约42%,整体质量降低了约21%,研究结果为生产实际提供了理论参考。 展开更多
关键词 静压转台 流固耦合 有限元分析 响应面法 结构优化
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基于响应面法和仿真计算的轴箱轴承结构参数优化
11
作者 李治桦 黄志辉 +2 位作者 唐嘉诚 彭越阳 陈丙硕 《铁道机车车辆》 北大核心 2025年第2期86-94,共9页
为了提高某1 435/1 520 mm变轨距转向架车轴左侧轴箱轴承在宽轨运行时的疲劳寿命,在不改变原有轴箱轴承安装接口尺寸的条件下,研究轴承不同结构参数交互作用对疲劳寿命的影响并优化其结构参数。考虑轴承实际工作情况,通过Romax建立轴承... 为了提高某1 435/1 520 mm变轨距转向架车轴左侧轴箱轴承在宽轨运行时的疲劳寿命,在不改变原有轴箱轴承安装接口尺寸的条件下,研究轴承不同结构参数交互作用对疲劳寿命的影响并优化其结构参数。考虑轴承实际工作情况,通过Romax建立轴承仿真模型获取滚子与内、外滚道间的接触载荷,采用Lundberg-Palmgren理论计算不同轨距车轴左右两侧轴箱轴承的疲劳寿命,基于Design-Expert对宽轨时车轴左侧轴箱轴承的结构参数进行优化,提高其疲劳寿命。建立了疲劳寿命与结构参数间的响应面模型,分析各结构参数交互作用对疲劳寿命的影响,获得轴承疲劳寿命最长时的结构参数。提高了轴承疲劳寿命的安全冗余,可为变轨距转向架轴箱轴承结构参数的选取提供参考。 展开更多
关键词 变轨距转向架 轴箱轴承 Lundberg-Palmgren理论 疲劳寿命 结构参数 响应面法
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基于响应面法-遗传算法的扭矩传感器结构优化研究
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作者 刘超 叶天贵 +4 位作者 石利权 吕武斌 王家昊 马相龙 靳国永 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第9期1765-1775,共11页
为提高扭矩传感器的测量精度,本文基于响应面模型与遗传算法相结合的方法,对某型扭矩传感器的沟槽结构参数进行优化研究。采用Box-Behnken设计方法,挑选合适的实验点,拟合构建以贴片区域应力差和形变量差为目标函数的响应面模型。利用... 为提高扭矩传感器的测量精度,本文基于响应面模型与遗传算法相结合的方法,对某型扭矩传感器的沟槽结构参数进行优化研究。采用Box-Behnken设计方法,挑选合适的实验点,拟合构建以贴片区域应力差和形变量差为目标函数的响应面模型。利用非支配排序遗传算法求解出响应面模型回归函数的Pareto最优解集,通过对比分析其中的多组优化结果,得出最佳方案;并开展传感器静态扭矩加载实验验证该优化方法的有效性。结果表明:通过优化扭矩传感器沟槽结构可显著降低贴片区域的应力差与形变量差,其中,应力差降幅可达13.36%,形变量差可达3.57%,并且线性度相较于原结构有明显的提升。 展开更多
关键词 扭矩传感器 响应面法 多目标优化 非支配排序遗传算法 结构参数优化
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鸡羽毛肽-牡蛎壳钙螯合物的制备与表征
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作者 吴承燕 林宜锦 +1 位作者 杨华楠 陈文韬 《粮食与油脂》 北大核心 2025年第8期86-91,131,共7页
为提高鸡羽毛和牡蛎壳的附加值,以牡蛎壳为原料制备牡蛎壳钙,以鸡羽毛为原料制备鸡羽毛肽,并将鸡羽毛肽与牡蛎壳钙粉螯合制备鸡羽毛肽-牡蛎壳钙螯合物。以螯合率为指标,在单因素试验基础上通过响应面试验优化螯合工艺,并对螯合物的结构... 为提高鸡羽毛和牡蛎壳的附加值,以牡蛎壳为原料制备牡蛎壳钙,以鸡羽毛为原料制备鸡羽毛肽,并将鸡羽毛肽与牡蛎壳钙粉螯合制备鸡羽毛肽-牡蛎壳钙螯合物。以螯合率为指标,在单因素试验基础上通过响应面试验优化螯合工艺,并对螯合物的结构进行表征。结果表明:最佳螯合工艺条件为螯合温度80.4℃、牡蛎壳粉添加量0.30 g、鸡羽毛肽添加量4.54 g、液(去离子水)料(鸡羽毛肽)比20∶1(mL/g),在此条件下螯合率为60.19%。红外光谱分析表明,鸡羽毛肽的氨基和羧基参与了钙的螯合过程;热重分析表明,鸡羽毛肽与钙离子的螯合增强了鸡羽毛肽的稳定性。 展开更多
关键词 鸡羽毛肽 牡蛎壳钙 响应面法 结构表征
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特殊钢渣基生物质活性炭吸附氯气性能优化
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作者 孙大为 纪伟 +1 位作者 邓军 宋海洋 《西安石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期125-132,共8页
采用响应曲面法研究特殊钢渣超微粉与核桃壳超微粉的质量比、特殊钢渣超微粉细度、吸附环境温度对特殊钢渣基生物质活性炭吸附氯气性能的影响。研究结果表明,在不同特殊钢渣超微粉的细度下,随着特殊钢渣超微粉与核桃壳超微粉的质量比增... 采用响应曲面法研究特殊钢渣超微粉与核桃壳超微粉的质量比、特殊钢渣超微粉细度、吸附环境温度对特殊钢渣基生物质活性炭吸附氯气性能的影响。研究结果表明,在不同特殊钢渣超微粉的细度下,随着特殊钢渣超微粉与核桃壳超微粉的质量比增加,各压强条件下的氯气吸附率均出现先增加后减小的趋势。在不同特殊钢渣超微粉与核桃壳超微粉的质量比下,随着吸附环境温度增加,各压强条件下的氯气吸附率均呈现减小的趋势。在不同吸附环境温度下,随着特殊钢渣超微粉细度的增加,各压强条件下的氯气吸附率均呈现增大的趋势。当特殊钢渣超微粉与核桃壳超微粉的质量比为0.066~0.073、特殊钢渣超微粉细度为754~800目、吸附环境温度为20~26℃时,特殊钢渣基生物质活性炭在压强0.02~0.24 MPa时的氯气预测吸附率为6.025%~35.654%。 展开更多
关键词 氯气吸附 生物质活性炭 特殊钢渣 核桃壳 响应曲面法
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基于响应面法的斜轴马达配流盘形变分析与配流副结构优化
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作者 黄振羽 袁振 甘甜 《润滑与密封》 北大核心 2025年第4期176-183,共8页
配流副是斜轴式液压马达的重要摩擦副,配流副的油膜存在不均匀温度场和压力场,影响到配流盘的形变,从而改变配流副的摩擦特性。过大的形变将严重影响液压马达工作效率及使用寿命。以某型号斜轴式液压马达为例,采用计算流体力学和流固热... 配流副是斜轴式液压马达的重要摩擦副,配流副的油膜存在不均匀温度场和压力场,影响到配流盘的形变,从而改变配流副的摩擦特性。过大的形变将严重影响液压马达工作效率及使用寿命。以某型号斜轴式液压马达为例,采用计算流体力学和流固热多物理场耦合仿真,模拟计算球面配流盘在不同结构参数与配合间隙下的流场特性,在考虑黏温效应下计算出油膜在额定最大转速下的压力场与温度场;将得到的压力与温度作为初始条件,对配流盘进行力学仿真,求解出配流盘表面形变分布。结果表明:配流盘形变最大值处位于高压区,其次为过渡区域;温度对形变的影响要大于压力的影响,同时油膜厚度的增加也会导致最大形变的增加。通过调整配流窗口半径、阻尼槽宽度以及配流盘表面半径,对配流副结构进行仿真,并根据仿真结果进行响应面优化。结果表明:表面半径取210 mm,阻尼槽宽度取3.8 mm,配流窗口半径取73.5和36.5 mm时所产生的形变最小。 展开更多
关键词 液压马达 配流副 流固热耦合 形变 响应面法
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响应面法优化草藻联合处理水产养殖废水效果
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作者 高挺浈 叶欣 +3 位作者 王和云 易春龙 梅洪 刘帅磊 《环境科学与技术》 北大核心 2025年第9期10-20,共11页
为了探究沉水植物菹草(Potamogeton crispus)和小球藻(Chlorella sp.FACHB-9)联合使用对水产养殖废水中氮磷去除的最佳参数,该研究选取菹草初始密度和小球藻接种浓度为单因素,以污染物去除率为响应值,采用响应面法中的Central-Composit... 为了探究沉水植物菹草(Potamogeton crispus)和小球藻(Chlorella sp.FACHB-9)联合使用对水产养殖废水中氮磷去除的最佳参数,该研究选取菹草初始密度和小球藻接种浓度为单因素,以污染物去除率为响应值,采用响应面法中的Central-Composite中心组合设计(CCD)建立数学模型。研究结果表明,单因素实验得到最佳条件为:菹草密度15 g/L时,对TP和TN的去除率分别为60.48%和79.23%;小球藻浓度100 mg/L时,对TP和TN的去除率分别为79.45%和82.17%。经过响应面优化得到草藻联合最优条件为菹草密度11.12 g/L,小球藻浓度102.92 mg/L。最优条件下养殖废水TP去除率显著提升,TN去除率维持在较高水平,TP和TN去除率分别为84.19%和78.19%,且该条件下草藻联合可有效抑制有毒蓝藻鱼腥藻属的生长。该研究明确了菹草与小球藻联合处理水产养殖废水的最佳参数,实现较高氮磷去除率,且草藻联合能有效抑制有毒蓝藻生长,可为水产养殖废水处理中生态塘的设计参数提供理论依据。 展开更多
关键词 水产养殖废水 响应面法 草藻联合 营养盐去除率 微藻群落结构
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中深层同轴套管式换热器强化传热与优化设计
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作者 王凯鹏 雷燕子 +4 位作者 苟立 王义杰 韩永亮 沈浩 武芳丽 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第25期10870-10880,共11页
在“双碳”背景下,中深层地热能供暖技术在推动建筑领域节能降碳方面发挥着越来越重要的作用。中深层同轴套管式换热器作为“无干扰”开采地热能的核心部件,其结构参数深刻影响着地热井取热能力。为此,利用COMSOL数值模拟软件建立了外... 在“双碳”背景下,中深层地热能供暖技术在推动建筑领域节能降碳方面发挥着越来越重要的作用。中深层同轴套管式换热器作为“无干扰”开采地热能的核心部件,其结构参数深刻影响着地热井取热能力。为此,利用COMSOL数值模拟软件建立了外套管内壁配装螺旋肋片的同轴套管换热器数值模型,并利用Gnielinski、Konakov等关联式进行了验证分析;采用响应曲面法探讨了肋片高度、厚度、数量、螺旋角及其交互作用对换热器换热性能、流动阻力的影响,并利用满意度函数法对肋片结构设计参数进行了优化。研究结果表明:当肋片高度为6 mm,厚度为2 mm,数量为16个,螺旋角为15°时,总体满意度为0.75,性能评价标准(performance evaluation criterion,PEC)为1.32,该结构下的努塞尔数Nu较普通中深层同轴套管换热器提升了39.00%;在地热井动态换热性能分析中,采用新型同轴套管换热器的地热井累积提取热量较普通地热井提升了12.87%。研究成果可为增强中深层同轴套管换热器适用性提供新思路、新方法,也可为同类型中深层同轴套管换热器设计提供借鉴。 展开更多
关键词 中深层同轴套管式换热器 数值模型 肋片结构参数 响应曲面 满意度函数法
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旋风分离器内置导流叶片结构参数优化研究 被引量:1
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作者 曾云 陈宓 +4 位作者 魏轲 李美求 李银银 李伟伟 董吉宁 《石油机械》 北大核心 2024年第8期92-100,共9页
为研究旋风分离器内置导流叶片各个结构参数之间的相互作用,基于CFD数值模拟方法和BBD试验设计,采用二阶多项式基函数建立了Stairmand旋风分离器的叶片轴向位置、叶片长度及叶片偏转角度与分离效率及压降间的数学模型。拟合结果表明:响... 为研究旋风分离器内置导流叶片各个结构参数之间的相互作用,基于CFD数值模拟方法和BBD试验设计,采用二阶多项式基函数建立了Stairmand旋风分离器的叶片轴向位置、叶片长度及叶片偏转角度与分离效率及压降间的数学模型。拟合结果表明:响应目标的决定系数均在0.99以上,表明相关性和回归模型效果较好。使用Design Expert软件处理数据后选择了最佳推荐点,对分离器结构进行了优化。优化后的模型与原结构对比结果如下:优化模型的压降略有上升;颗粒直径在1~20μm范围内时,优化前后分离器的分离效率变化明显,尤其在1~15μm范围内时,优化前分离效率为6.8%~31.0%,优化后则达到了17.0%~54.0%,提升约20个百分点;而当粒径在15~40μm区间时,优化前后的分离效率变化不明显,尤其是在粒径20~40μm时,优化前的分离效率为71.0%~98.0%,而优化后的分离效率只有77%~99%,提升约10个百分点;优化后的模型性能符合“高效低阻”的设计目标。所得结论可为旋风分离器内置叶片的改进提供设计指导。 展开更多
关键词 旋风分离器 FLUENT 结构优化 响应面法 BBD试验设计 分离效率
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基于磁-固耦合振动的永磁同步电机多目标优化设计 被引量:1
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作者 许孝卓 刘俊哲 +1 位作者 肖磊 蒋思远 《电气工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期149-158,共10页
提出一种用于煤层气抽采的大长径比分数槽集中绕组永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)。在电机设计时采用磁-固耦合分析的方法,降低由于大长径比所带来的电磁振动而引起的形变过大风险。以定子槽肩高、槽开口、极... 提出一种用于煤层气抽采的大长径比分数槽集中绕组永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)。在电机设计时采用磁-固耦合分析的方法,降低由于大长径比所带来的电磁振动而引起的形变过大风险。以定子槽肩高、槽开口、极弧系数、永磁体厚度、永磁体边缘厚度削减值为影响因子,转矩、效率、转矩脉动为优化目标,采用田口和响应曲面(Response surfacemethod,RSM)相结合的方法对电机进行了优化。首先基于磁-固耦合有限元(Finiteelement,FE)仿真下的振动特性确定了定子槽肩高的优化范围;然后采用田口法,建立正交试验表,对各组试验进行有限元仿真,分析各影响因子对优化目标的影响,确定永磁体厚度、极弧系数和槽开口的取值;接着采用响应曲面法继续优化,确定定子槽肩高、永磁体边缘厚度削减值的取值,从而确定电机的最终优化方案。有限元仿真结果显示,优化后电机整体性能得到了明显提升,电磁振动的形变也得到抑制。 展开更多
关键词 永磁同步电机 磁-固耦合 田口法 响应曲面法 多目标优化
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BFPC立柱结构仿生多目标优化设计 被引量:2
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作者 李有堂 连虎强 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第12期87-93,107,共8页
以立式数控机床立柱为研究对象,提出玄武岩纤维树脂混凝土(Basalt Fiber reinforced Polymer Concrete,BFPC)立柱结构仿生新构型。建立机床立柱有限元模型,通过静动态性能分析,基于响应面法和遗传算法,对影响BFPC立柱性能较大的设计参... 以立式数控机床立柱为研究对象,提出玄武岩纤维树脂混凝土(Basalt Fiber reinforced Polymer Concrete,BFPC)立柱结构仿生新构型。建立机床立柱有限元模型,通过静动态性能分析,基于响应面法和遗传算法,对影响BFPC立柱性能较大的设计参数进行拉丁超立方实验设计,通过灵敏度分析建立响应面模型,选取立柱质量、最大静变形量和一阶固有频率作为优化目标,利用多目标遗传算法得到Pareto最优解集。仿真结果表明,与原型立柱相比,优化后的立柱质量减小了42.64%,最大静变形量减小了20.98%,一阶固有频率提高了2.99%,该优化方法使得立柱静动态性能显著提升,达到轻量化和最佳尺寸的设计效果,可以为立柱优化设计提供参考。 展开更多
关键词 机床立柱 结构仿生 响应面法 遗传算法 多目标优化
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