结合流场分析和拓扑轻量化设计方法对液力变矩器闭锁离合器外壳开展轻量化设计并进行实验验证。首先建立液力变矩器流场仿真模型,分析不同工况下闭锁离合器承载特性,从流场仿真中提取负载,采用有限元方法对外壳进行稳态力学分析,以校核其强度。随后使用基于密度插值的拓扑优化方法对外壳进行优化,从而获得具有指导性的设计方向。在此基础上采用实验设计方法研究各尺寸参数对外壳轻量化、强度等影响规律,并采用遗传算法对外壳的各项性能进行优化。最后,研制优化后的闭锁离合器外壳样件及液力变矩器样机并进行应力和性能测试,结果表明,闭锁离合器外壳减重10%,优化后液力变矩器能够满足使用要求。

提出了正交试验的均值差分析方法，此法可判断正交试验中每个因素各水平对试验指标值的影响，给出各因素影响指标值变化的置信区间，可弥补目前较多使用的极值分析法和方差分析法的不足。

为解决一维束流理论难以有效地对液力变矩器叶片数进行优化的问题,建立液力变矩器三维流动设计分析平台,利用实验设计方法,研究了各叶片数对液力变矩器性能的影响,并在响应曲面基础上对叶片数进行了优化.结果表明,泵轮、涡轮叶片数对最高效率和起动转矩比有较大影响,泵轮、导轮叶片数对泵轮扭矩系数有较大影响.优化后,液力变矩器各性能指标均有提高.

针对复杂工程优化问题,存在设计变量多、计算时间长、优化效率低且准确性难以判断等缺点。将支持向量机代理模型引入优化设计中。采用中心复合实验设计方法得到实验设计点,并采用支持向量机方法建立支持向量机响应面。对支持向量机响应面模型进行优化设计,得出优化结果。最后通过工程算例分析,建立对应的支持向量机响应面并对其进行优化设计,使用该方法优化后,其门式起重机主梁自重减轻了20%。为了验证其结果的准确性,采用有限元方法验证了优化后的结果,证明了其有效性。该方法对研究结构优化设计有着重要的参考及借鉴意义。

在刀具磨损检测方面,以微小型车铣加工中小直径立铣刀磨损为研究对象,通过理论分析、实验分析等方法对微小型车铣加工过程中刀具磨损在位视觉检测系统、刀具磨损机理、刀具磨损建模及预测等进行了研究,同时基于实验设计对微小型车铣加工中刀具磨损与车铣工艺参数的作用关系进行了详细分析。

介绍了基于多学科优化平台Isight的机车车体轻量化优化方法,该方法包括确定设计变量和约束变量、选定参与优化计算的设计变量、优化解的确定方法、优化解全工况验证等主要内容,使用该方法对某机车车体进行优化,车体减重达到10%,减重效果显著。

介绍了液压传动实验设计的必要性，阐述了所设计实验的特点：采用传感器和数据采集系统对数据进行测量和分析处理，采用FluidSIM仿真软件对实验回路进行仿真，既能增强学生设计液压回路的能力，又能以弥补某些实验数据不易测量的不足，并总结了设计实验取得的良好效果。