为减小焊接机器人龙门架结构质量,提高焊接机器人动态响应能力,提出了一种基于多目标遗传算法(MOGA)的焊接机器人龙门架结构优化方法。通过构建焊接机器人龙门架结构Kriging近似模型,以龙门架结构质量为优化目标,龙门架横梁板材厚度、立柱板材厚度、底座板厚度为约束条件,采用MOGA算法对目标函数进行求解,得出焊接机器人龙门架结构的最优参数。仿真结果表明,采用Kriging近似模型优化的焊接机器人龙门架结构在满足静态特性和动态特性要求的情况下,龙门架结构质量较优化前减小了45.88%,为111.23 kg,所提方法具有良好的优化效果。

缸间齿轮联动液压发动机是一种综合性能较好的新型液压发动机。曲轴位于发动机一侧,曲轴外形为半拐结构,其具有与传统发动机不同的受力情况与工作状况,因此需要对其进行结构优化设计,以实现最佳的工作状态。针对GCHE曲轴结构优化数学模型,基于Kriging近似模型与最优拉丁超立方试验设计方法,创建面向6σ稳健性优化设计的曲轴结构尺寸优化模型。仿真结果表明,该方法可完成对目标性能的最优寻值,并提高约束条件的可靠性和目标函数的稳健性。通过对比确定性优化,稳健设计可使曲轴体积降低1.61%,质量水平达到99.999%。

本研究应用CFD仿真技术和Kriging近似模型方法,建立了车身造型因子与气动阻力和气动噪声之间的响应关系,并利用协同优化算法对两学科的耦合关系进行了协调优化,最后采用多岛遗传算法找到了最优解。结果表明,气动阻力值降低了1.81%,车侧前窗气动噪声降低了11.12%,实现了车身气动低阻低噪的协同优化。本研究采用协同优化算法探索了汽车气动阻力与噪声之间的耦合关系,为汽车的空气动力学外形设计及优化提供一种有效的方法。

为对某款液压筒式减振器进行结构参数的优化,建立了压缩、复原行程的数学模型,并进行台架试验,以活塞复原孔直径、复原节流阀片缺口高度、复原阀弹簧预紧力3个结构参数为优化变量,复原行程最大阻尼力为优化目标,仿真分析了开阀后优化变量与优化目标间的关系,建立了Kriging近似模型并利用多岛遗传算法对3个结构参数进行寻优。将优化前后的结构参数进行仿真分析和试验验证,与预期值相对误差分别为0.446%和1.82%,表明该近似模型可靠且减振器能量耗散性能得到了提升,为其他结构参数的分析设计及性能的优化提供了一种方法。

为优化汽车底部流场同时减小整车气动阻力,在整车原始模型上增加前、后阻风板对流经底盘的气体进行组织导流,并进行风洞试验,验证初始优化方案的有效性和仿真的精确度。在初始优化方案的基础上,再使用试验设计、网格自适应与近似模型相结合的方法对阻风板结构进行连续变形同时集成计算,对阻风板结构进一步寻优,得到最终优化方案。结果表明:在汽车底盘增加前、后阻风板能够平顺底盘的紊乱气流;运用试验设计、网格自适应与Kriging近似模型相结合的方法,能够快速地实现更大程度上的减阻效果,最终风阻系数降低4.15%。

为提高空气净化器中离心风机的风量,提出了一种基于Kriging近似模型和遗传算法的优化方法,采用正交试验的设计方法对蜗壳的出口扩张角θ、蜗舌半径r、蜗舌间隙t进行25组方案设计,并采用ANSYSFLUENT对25组蜗壳方案进行定常数值模拟,选取风机系统的风量作为优化设计目标,建立了风量与蜗壳的3个参数之间的Kriging近似模型,并用遗传算法对近似模型进行寻优,得到最优的蜗壳参数。通过对优化后的蜗壳进行仿真实验,风量提高了19.683%,同时对比优化前后的风机内部速度、总压等参数的分布,优化后的蜗壳内部速度分布更加合理,在蜗舌处的流动损失较小。提出的蜗壳优化方法对提高离心通风机性能提供了有效参考。