基于自适应遗传算法的碳纤维复合材料汽车防撞梁优化设计研究 被引量：9

1

作者 臧杰 周金宇 《机械设计》 CSCD 北大核心 2019年第4期87-91,共5页

目前汽车防撞梁主要采用高碳钢或者铝合金材料,但在设计强度与汽车轻量化方面,碳纤维复合材料(CFRP)有着明显的优势,所以对CFRP汽车防撞梁层合板的性能研究十分重要。将考虑层合板铺层的广义海明距离与遗传算法相结合,提出了能够以汽车... 目前汽车防撞梁主要采用高碳钢或者铝合金材料,但在设计强度与汽车轻量化方面,碳纤维复合材料(CFRP)有着明显的优势,所以对CFRP汽车防撞梁层合板的性能研究十分重要。将考虑层合板铺层的广义海明距离与遗传算法相结合,提出了能够以汽车防撞梁为模型的优化设计新方法。该算法采用自适应的思想,与传统遗传算法不同,每次重组算子保留最优个体,这有效避免了交叉、变异操作对最优解取值的干扰,解决遗传算法过早收敛的现象。 展开更多

关键词 复合材料 层合板 自适应遗传算法 优化设计

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初轧温度对环件径轴向轧制成形影响的模拟研究 被引量：4

2

作者 戚仕航 何非 周玉龙 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期79-86,共8页

基于Deform软件建立了GCr15环件径轴向轧制过程的仿真模型。对环件在不同初轧温度下的轧制过程进行仿真模拟,得到环件的温度及温度分布均匀性变化,并进行分析处理作为后续研究依据。对不同初轧温度下轧制仿真得到的环件进行表面均匀取点... 基于Deform软件建立了GCr15环件径轴向轧制过程的仿真模型。对环件在不同初轧温度下的轧制过程进行仿真模拟,得到环件的温度及温度分布均匀性变化,并进行分析处理作为后续研究依据。对不同初轧温度下轧制仿真得到的环件进行表面均匀取点,从而得到环件的整体外形尺寸准确性及均匀性,分析了环件的晶粒尺寸及其分布均匀性变化,研究了环件的等效塑性应变及分布均匀性变化规律。将环件的表面均匀性、平均晶粒尺寸,晶粒尺寸分布均匀性以及等效塑性应变分布均匀性作为质量指标,并将所有质量指标进行归一化及权重分配处理,得到环件的最适宜初轧温度为1100℃。 展开更多

关键词 环件轧制 初轧温度 晶粒尺寸 等效塑性应变

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基于信息融合及模糊FMECA的小子样系统可靠性增长设计研究 被引量：5

3

作者 王保昌 周金宇 庄百亮 《机械设计与制造》 北大核心 2022年第4期135-141,共7页

针对小子样系统数据少且存在模糊信息不易进行准确可靠性增长分析和评估的问题,将基于相关函数的多源信息融合方法及模糊FMECA故障分析方法综合运用于小子样系统的可靠性增长设计研究。通过模糊FMECA分析解决模糊信息的影响,根据各潜在... 针对小子样系统数据少且存在模糊信息不易进行准确可靠性增长分析和评估的问题,将基于相关函数的多源信息融合方法及模糊FMECA故障分析方法综合运用于小子样系统的可靠性增长设计研究。通过模糊FMECA分析解决模糊信息的影响,根据各潜在故障模式分别采取相应的改进措施,实现系统的可靠性增长。利用多源信息融合方法将仿真数据、类似型号冲压机失效数据与现场试验数据融合,并提出了基于信息融合的可靠性指标估计方法。以某新型冲压机的可靠性增长设计为例对提出的方法进行验证,结果表明:改进后新机的可靠度远远大于原机,而失效率比原机低了数倍,系统可靠性得到了极大的提升。 展开更多

关键词 小子样系统 可靠性增长 模糊FMECA 多源数据融合

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基于可控电磁负刚度的半主动隔振器传递率特性研究 被引量：2

4

作者 孟凯 顾勇 +1 位作者 刘豫喜 马涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期228-234,共7页

针对传统隔振器刚度不可调的缺陷,提出了一种新型的基于负刚度调控的半主动隔振器,通过研究绝对位移传递率特性评估其刚度可控性和隔振性能。基于场论和等效磁荷法建立了电磁负刚度的理论计算公式,该公式与激励电流呈现函数关系;由于电... 针对传统隔振器刚度不可调的缺陷,提出了一种新型的基于负刚度调控的半主动隔振器,通过研究绝对位移传递率特性评估其刚度可控性和隔振性能。基于场论和等效磁荷法建立了电磁负刚度的理论计算公式,该公式与激励电流呈现函数关系;由于电磁负刚度计算的复杂性,用最小二乘法对负刚度计算公式进行了近似;基于负刚度的近似表达,建立了正负刚度并联的半主动隔振器,分析了励磁电流对传递率和阻尼率的影响规律。试验验证了线性条件下电流对隔振器传递率作用的规律。 展开更多

关键词 负刚度 电磁计算 低频隔振 半主动控制 正负刚度并联

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经编机针床的轻量化设计研究 被引量：1

5

作者 曹清林 常家树 +1 位作者 邱睿 庄百亮 《针织工业》 北大核心 2020年第5期14-18,共5页

采用空心针床截面结构替代实心结构,比较分析空心和实心针床结构与变形位移及应力之间的变化关系。采用非金属复合材料替代金属材料,比较不同属性材料对针床变形位移和应力的影响,分析空心针床截面主要结构参数与针床变形位移和应力之... 采用空心针床截面结构替代实心结构,比较分析空心和实心针床结构与变形位移及应力之间的变化关系。采用非金属复合材料替代金属材料,比较不同属性材料对针床变形位移和应力的影响,分析空心针床截面主要结构参数与针床变形位移和应力之间的关系。结果表明,相同实体截面积空心针床的最大变形位移和最大应力比实心针床分别降低36.20%和64.50%;碳纤维(C)、玻璃纤维(G)、CG层内混杂、CG层间混杂、CF层内混杂5种非金属复合材料中,碳纤维复合材料的最大变形位移及最大应力均最小;计算案例中空心针床壁厚为3.25 mm时,最大变形位移及最大应力均最小。 展开更多

关键词 经编机 针床 轻量化设计 复合材料 变形位移 应力

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复合材料层合板终层失效概率分析的通用生成函数法 被引量：4

6

作者 刘成龙 周金宇 +2 位作者 邱睿 庄百亮 胡健 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期350-356,共7页

采用通用生成函数方法分析复合材料层合板的可靠性。定义了载荷、强度参数通用生成函数和复合算子及相应的性能结构函数,分别构建了各单层板的抗力、抗力序列和系统抗力等通用生成函数。根据终层失效准则建立层合板的可靠性分析模型。... 采用通用生成函数方法分析复合材料层合板的可靠性。定义了载荷、强度参数通用生成函数和复合算子及相应的性能结构函数,分别构建了各单层板的抗力、抗力序列和系统抗力等通用生成函数。根据终层失效准则建立层合板的可靠性分析模型。在通用生成函数复合运算中,通过K-means聚类和同类项合并技术缩减计算量提高效率。该方法适用于含有众多随机变量(包含非正态随机变量)且功能函数为非线性的结构系统可靠性评估,并考虑了系统中各抗力序列之间因含有相同失效单元,以及抗力序列内部的失效单元共享同一随机载荷源而引起的失效相关性。针对该方法给出算例,可靠度计算值与蒙特卡罗法仿真结果接近。新方法可为复合材料层合板可靠性分析提供一种新思路。 展开更多

关键词 复合材料层合板 终层失效 可靠性 通用生成函数 K-MEANS聚类

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基于遗传算法的汽车引擎盖焊接路径优化 被引量：7

7

作者 张加波 周金宇 +1 位作者 丁力 庄百亮 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2019年第3期52-55,59,共5页

针对汽车引擎盖焊接路径优化问题,提出了一种遗传算法加仿真修正的联合方法。对引擎盖待焊点先进行基于工件坐标系的坐标标注与编码,以焊接距离最短为评价函数,执行遗传算子,采用Matlab编程实现焊接机器人在工件上的最短焊接路径优化。... 针对汽车引擎盖焊接路径优化问题,提出了一种遗传算法加仿真修正的联合方法。对引擎盖待焊点先进行基于工件坐标系的坐标标注与编码,以焊接距离最短为评价函数,执行遗传算子,采用Matlab编程实现焊接机器人在工件上的最短焊接路径优化。根据DH参数建立焊接机器人模型,推导其正向运动学方程,最后采用离线编程软件RobotStudio完成对优化路径的仿真并修正干涉区域。结果表明,遗传算法优化可显著缩短焊接行程,虚拟仿真排除了干涉,确保了各关节可达性。有效提高工作效率,为大量焊点的焊接路径优化提供了新思路。 展开更多

关键词 6自由度机器人 遗传算法 轨迹规划 离线编程

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CFRP汽车防撞梁结构/材料一体化优化设计 被引量：2

8

作者 臧杰 周金宇 邱睿 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第8期206-210,共5页

针对复合材料汽车防撞梁结构布局和层合板铺层优化问题,提出以防撞梁强度最大为目标,宏观结构与层合板铺层角为变量的结构/材料双尺度优化设计方法。结构层面采用B样条对防撞梁轮廓曲线进行参数化表达,并改变防撞梁截面关键尺寸,构建几... 针对复合材料汽车防撞梁结构布局和层合板铺层优化问题,提出以防撞梁强度最大为目标,宏观结构与层合板铺层角为变量的结构/材料双尺度优化设计方法。结构层面采用B样条对防撞梁轮廓曲线进行参数化表达,并改变防撞梁截面关键尺寸,构建几何模型;材料层面考虑铺层角对层合板性能带来的影响,采用0°、±45°、90°四种标准铺层角进行铺设。通过自适应遗传算法对结构与材料两个层面的设计变量进行初始化,实现了适用于复合材料汽车防撞梁的结构/材料一体化优化设计。结果表明:防撞梁结构的强度较优化之前升幅为81.41%,且最大等效应力下降至64.885MPa,小于CFRP材料的极限强度,优化结果达到预期效果。 展开更多

关键词 汽车防撞梁 复合材料 B样条曲线 自适应遗传算法 优化设计

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结构可靠性优化的通用生成函数-序列优化与可靠性评估方法 被引量：6

9

作者 朱达伟 周金宇 庄百亮 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期398-405,共8页

通用生成函数(UGF)法在处理随机变量为非正态、功能函数为高度非线性的概率分析问题时具有较大优势。为提高结构可靠性优化求解的精度,提出了一种基于通用生成函数的序列优化与可靠性评估方法。该算法引入高精度可靠性分析方法和偏移向... 通用生成函数(UGF)法在处理随机变量为非正态、功能函数为高度非线性的概率分析问题时具有较大优势。为提高结构可靠性优化求解的精度,提出了一种基于通用生成函数的序列优化与可靠性评估方法。该算法引入高精度可靠性分析方法和偏移向量求解策略完成优化,将迭代过程分为3个环节完成:第1环节利用最小二乘法拟合偏移函数的响应面回归模型,根据模型和许可可靠指标求解偏移向量;第2环节根据所求偏移向量完成确定性优化,得到当前设计点;第3环节利用UGF法进行可靠性分析和评估,并根据相关约束重新构建偏移函数。算例分析表明,所提方法在保证求解效率的同时提高了优化精度,并很好地解决功能函数为高度非线性时优化结果无法收敛的问题。 展开更多

关键词 结构可靠性优化 通用生成函数 序列优化 最小二乘法

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基于Unity3D的激光熔覆虚拟试验平台开发 被引量：4

10

作者 张文 周金宇 +1 位作者 任维彬 徐先宜 《机械设计与制造》 北大核心 2022年第4期220-225,共6页

激光熔覆工艺作为我国新工科教育研究和开发的重要内容,存在试验开展周期长、设备运行费用高、具有现场教学安全隐患等问题。为解决上述问题,开发了一款基于虚拟现实引擎Unity3D的激光熔覆虚拟试验平台,该平台利用Unity3D、SolidWorks、... 激光熔覆工艺作为我国新工科教育研究和开发的重要内容,存在试验开展周期长、设备运行费用高、具有现场教学安全隐患等问题。为解决上述问题,开发了一款基于虚拟现实引擎Unity3D的激光熔覆虚拟试验平台,该平台利用Unity3D、SolidWorks、3dsMax、MYSQL数据库、Photon Server服务器等软件实现了从激光熔覆试验对象选择、试验参数制定、熔覆路径规划、试验过程动态模拟、试验样本评价反馈等功能,使激光熔覆的教育教学实现宽口径、大范围、多时空以及智能化的效率提升,为试验教育教学方式和手段的拓展提供借鉴和参考。 展开更多

关键词 UNITY3D 激光熔覆 实验教学 虚拟现实

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复合材料件单搭接胶接结构可靠性分析 被引量：3

11

作者 韩子健 周金宇 +1 位作者 庄百亮 倪伟 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第3期63-66,共4页

胶接技术借助胶粘剂将结构连接成一个不可拆卸的整体,已被广泛应用于树脂基复合材料的连接,针对在静态拉伸载荷作用下的复合材料件单搭接胶接结构进行可靠性分析。首先对复合材料层合板和胶粘剂分别进行应力分析,通过Tsai-Hill失效准则... 胶接技术借助胶粘剂将结构连接成一个不可拆卸的整体,已被广泛应用于树脂基复合材料的连接,针对在静态拉伸载荷作用下的复合材料件单搭接胶接结构进行可靠性分析。首先对复合材料层合板和胶粘剂分别进行应力分析,通过Tsai-Hill失效准则确定单层板状态得到层合板各单元抗力,并根据胶粘层的应力分布规律得到胶层单元抗力。然后对整体结构进行失效分析,把胶接结构视为各单元因载荷相关的串联系统,通过各单元抗力的最小值与载荷的差是否大于零判定系统是否可靠。最后利用Monte-Carlo法计算得到胶接结构系统可靠度。该方法为复合材料胶接结构的广泛应用奠定了理论基础。 展开更多

关键词 复合材料层合板 胶接结构 可靠性 失效准则 载荷相关 Monte-Carlo

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激光功率对激光选区熔化316L不锈钢微观形貌和性能的影响 被引量：3

12

作者 侯文达 雷卫宁 +3 位作者 鲁耀中 庄百亮 任维彬 陈菊芳 《热加工工艺》 北大核心 2021年第4期50-53,58,共5页

采用激光选区熔化(SLM)技术制备316L不锈钢试样。通过单因素实验的方法,研究了激光功率对SLM成形316L不锈钢试样微观组织、致密度、显微硬度和表面粗糙度的影响。结果表明:SLM成形316L不锈钢试样组织主要由奥氏体组成,且存在少量的铁素... 采用激光选区熔化(SLM)技术制备316L不锈钢试样。通过单因素实验的方法,研究了激光功率对SLM成形316L不锈钢试样微观组织、致密度、显微硬度和表面粗糙度的影响。结果表明:SLM成形316L不锈钢试样组织主要由奥氏体组成,且存在少量的铁素体。当激光功率为160 W时,SLM成形316L不锈钢试样微观组织主要为胞状晶且分布均匀,显微硬度和致密度均达到最大值386.2 HV和95.96%,粗糙度达到最小值11.7μm,成形效果最佳。 展开更多

关键词 316L不锈钢 激光选区熔化 激光功率

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CFRP汽车顶盖模压模具加热管道优化设计 被引量：1

13

作者 周长亮 周金宇 庄百亮 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2021年第8期90-94,100,共6页

针对模具加热管道的设计影响温度分布及加热效率,从而影响制件质量的问题,以CFRP汽车顶盖模压模具为例,对其加热管道进行优化设计。根据汽车顶盖形状特点,将加热管道直形排布改为随形排布,近似分布在两条折线上。改变折线上关键管道纵... 针对模具加热管道的设计影响温度分布及加热效率,从而影响制件质量的问题,以CFRP汽车顶盖模压模具为例,对其加热管道进行优化设计。根据汽车顶盖形状特点,将加热管道直形排布改为随形排布,近似分布在两条折线上。改变折线上关键管道纵坐标以带动折线变化,从而改变其余管道位置,得到不同的加热效果。通过MATLAB软件与ANSYS软件联合仿真,得到加热管道位置与相应温度分布数据,并基于响应面法优化得到加热管道位置。通过仿真验证,预浸料的加热效果较初始设计得到明显改善。 展开更多

关键词 模具 加热管道 联合仿真 优化设计 响应面法

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基于马尔可夫过程和通用生成函数的制造系统可靠性分析

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作者 胡健 周金宇 庄百亮 《制造技术与机床》 北大核心 2020年第11期33-39,共7页

利用传统的可靠性分析方法求解复杂多状态系统问题时,往往会由于系统状态数增加,引起计算成本高、精度低等问题。针对这一情况,运用了一种基于马尔可夫随机过程方法和通用生成函数(universal generating function,UGF)的制造系统可靠性... 利用传统的可靠性分析方法求解复杂多状态系统问题时,往往会由于系统状态数增加,引起计算成本高、精度低等问题。针对这一情况,运用了一种基于马尔可夫随机过程方法和通用生成函数(universal generating function,UGF)的制造系统可靠性分析方法。首先利用随机过程方法建立制造系统各单元的马尔可夫模型,求解各单元状态概率,利用Lz变换,确定各单元的UGF模型,然后通过复合运算得到整个系统的UGF模型。同时利用遗传算法对系统转移密度矩阵进行了优化求解,得到系统的转移密度矩阵,建立系统的马尔可夫可靠性模型,实时有效地对系统各项性能指标进行分析。结合数值案例,验证了所提方法的可行性和有效性,对工程应用具有参考意义。 展开更多

关键词 马尔可夫 通用生成函数 制造系统 遗传算法 可靠性

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