为有效提升液压制动器的传热性能,基于多目标优化算法对风冷盘的厚度、风槽高度、肋片倾角和肋片数量等设计变量进行拓扑优化,实现制动盘温度峰值和质量的同步降低。采用PDE方程建立风冷盘传热模型,以负热流为边界条件,求解出恒压匀速制动工况下的二维瞬态温度场。基于ANSYS Workbech建立风冷盘的三维参数化传热模型,利用台架试验法验证温度场仿真结果。采用中心组合设计法得出设计变量与优化目标的离散样本,通过多元二次回归模型构建代理模型并进行误差校核。构建优化数学模型,将质量优化目标转换为边界条件,通过序列二次规划算法得出不同质量区间的解集。结合min-max标准化和加权归一方法,得出无量纲的指标测评值,实现优化目标的性价比评价。优化结果表明,风冷盘质量降低8.3%,温度峰值降低3.7%,传热效率明显提升,经济效益和社会效益...

目前针对内燃机各缸功率损失的诊断方法有很多,但均存在各种局限不能实现实时在线诊断。基于此,在FS诊断方法的基础上提出利用代理模型代替复杂的轴系参数模型的方法并进行功率损失反算,该方法既不需要提取瞬时转速信号的特征故障参数,也不需要复杂的轴系结构参数,仅通过某一测点瞬时转速的各谐次组合就能够精确判断内燃机各缸故障情况,得到满足工程需求精度的诊断结果。通过对比分析反算各缸功率损失与仿真设定功率损失的结果表明两者相差甚小,完全能够用于工程实际的故障诊断。该方法为快速在线诊断内燃机各缸功率损失提供参考。

为减小齿面磨损量、改善其传动性能,提出了一种基于Sine-SSA-BP模型的复合修形设计方法,以探明修形设计对齿面磨损的影响。依据Archard磨损模型求解出齿面磨损量,以磨损阈值和许用磨损量为判据进行齿面重构和修形设计,并分别推导了新齿面坐标方程;同时,利用Sine混沌映射改进的麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)优化反向传播(Back Propagation,BP)神经网络,与传统BP模型进行对比,验证Sine-SSA-BP模型的精度,以此表征修形参数与磨损量之间的隐式关系,并进一步探究修形参数影响下齿面磨损量的分布规律;最后,迭代求解得出最佳修形参数值并进行齿轮修形设计,对比分析修形设计对齿面磨损量的影响。结果表明,复合修形设计后的齿面接触状态得到显著改善,磨损量明显下降。本文方法有利于减小齿轮早期磨损失效概率,可为齿轮抗磨设计和参数优化提供理论参...

本文中引入离散伴随法与代理模型,提出一种快速有效的汽车气动减阻优化策略。首先,通过对整车进行气动建模和仿真分析,得到风阻系数与测点压力的变化趋势,与风洞试验结果对比,二者吻合良好,表明模型精度满足要求;然后,以风阻系数为目标,采用离散伴随法对汽车表面进行灵敏度分析,进而确定前保险杠、后视镜、尾翼和后保险杠等灵敏度较高的部件作为优化对象;接着,以哈默斯雷试验设计法构建样本空间,利用网格自由变形技术参数化样本点模型并计算出与之对应的风阻系数;最后,采用Kriging插值法建立代理模型,选择多岛遗传算法对代理模型进行全局寻优。优化结果显示,整车风阻系数下降3.29%。

分析了固体动力杀伤器的气动外形设计参数。通过进化神经网络构建气动外形参数与气动特性之间的代理模型,然后确定了气动外形优化方法,并完成了算例验证。结果表明:通过代理模型开展固体动力杀伤器气动外形优化是可行的,能够大大缩短杀伤器气动外形优化周期。

地面颤振模拟试验是一种颤振验证的全新试验技术,可作为当前颤振验证试验手段的有效补充。飞行器在实际飞行过程中,结构的动力学特性及承受的载荷是不断变化的,对于受气动加热影响的高超声速飞行器,这一时变特性则更加显著。本研究提出了基于代理模型的时变参数非定常气动力模型建模方法,建立了基于PID控制器的时变系统地面颤振试验方法,并通过标准试验件进行测试验证。试验结果表明,本研究提出的非定常气动力建模方法能够准确获得具有时变特性的气动力模型,建立的地面颤振试验方法能够有效应对颤振系统的时变特性获得准确的结构颤振边界数据。

为改善升力式再入飞行器在跨声速段出现的侧向气动特性非线性问题,发展了一种基于Kriging代理模型的自适应迭代气动布局优化方法。设计了一种常规升力式再入飞行器布局,计算了该布局在跨声速段的侧向气动力,分析了可能影响侧向气动特性的机翼布局参数。根据气动布局优化流程,计算了气动布局样本气动特性,建立了布局参数到侧向力矩系数导数的代理模型,完成了以减小飞行器侧向非线性为目标的布局优化设计。优化布局的气动特性计算结果表明,所发展的方法是可行和有效的。该项研究为再入飞行器减小侧向气动非线性提供了新的布局设计途径,有利于降低控制系统设计难度,保障飞行安全。

为了优化自主研发的六轴式三行星排液压机械无级变速器(HMCVT)箱体的结构性能,提高材料的利用率,减轻箱体质量,对HMCVT箱体进行拓扑优化设计。考虑HMCVT箱体所受载荷的复杂性,基于虚拟样机技术,建立变速器虚拟样机模型,结合拖拉机地面振动测试,获取单行星排工作、双行星排工作和三行星排工作3种不同载荷传递工况下变速器轴承孔动载荷;以应力、体积比为约束,基于折衷规划法建立包含3种载荷传递工况下刚度和箱体前三阶固有频率的综合目标函数;考虑子目标权重的影响,基于代理模型和遗传算法获取最佳权重并与层次分析法进行对比分析;最后,利用Hypermesh对HMCVT箱体进行拓扑优化求解。优化结果表明,优化后的箱体最大应力减小了13.6%,最大变形减小了0.5%,箱体的刚度和强度基本不变或略有提升,质量减轻10.9%,实现了变速器箱体轻量化目标。

为了提高离心通风机的气动效率,进而实现节能减排和保护环境,提出了一种基于Kriging回归的代理模型用于离心通风机的气动优化。首先,通过拉丁超立方采样设置初始样本点,构建样本点对应下的离心通风机结构模型;进而用CFX软件计算其结构参数对应下的气动性能响应参数;其次,构建Kriging回归的代理模型用于表征初始样本点参数与气动性能响应参数间的耦合对应关系;最后把代理模型嵌入到智能优化算法中,并以气动效率最大为目标进行函数迭代寻优,进而寻得最佳的叶轮结构参数,优化后风机的工况效率从76%提高到80.9%,气动效率明显提高。

利用RecurDyn和AMESim仿真软件建立了某型传动系统中液压换挡机构的机械-液压耦合动力学仿真模型,通过试验验证了模型可信度。针对利用Monte Carlo法进行可靠性计算时,求解复杂系统随机动力学计算量过大的问题,基于Isight平台,提出了集成动力学模型+代理模型+Monte Carlo法来进行动作可靠性估计,选取了拟合精度较高的人工神经网络作为代理模型(RBF Model),高效地完成了液压换挡系统随机动力学的仿真求解及动作可靠性估计,为复杂耦合系统动作可靠性评估提供了一定的参考。