膜盘联轴器在实际使用中多以膜盘疲劳失效为主。为提高膜盘抗疲劳性能,以膜盘高周疲劳安全系数最大化为目标,提出了一种基于Kriging模型的膜盘型面参数优化设计方法。在分析膜盘型面结构和高周疲劳应力的基础上,通过有限元计算获取膜盘型面参数与高周疲劳安全系数的样本数据;基于该样本数据集构建了膜盘高周疲劳安全系数的初始Kriging模型;最后,运用遗传优化算法和目标函数值最小(Minimizing the predicted objective function,MP)加点准则完成了Kriging模型动态更新和优化设计。应用该方法对某直升机传动的膜盘进行了改进设计。结果表明,优化后膜盘危险点的稳态应力和动态应力分别下降了18.7%和40.7%,高周疲劳安全系数提高了52.8%。该方法可用于提高膜盘疲劳安全裕度,为膜盘设计提供了参考。

为了更好地研究坦克总体结构参数对炮口扰动的影响程度,提出了一种坦克结构参数不确定性分析流程。利用动力学分析软件建立了某型坦克炮发射动力学模型,并对其行进间发射过程进行仿真分析,进而随机抽取样本点代入多体动力学方程进行仿真计算。通过训练Kriging代理模型构建了坦克不确定性的Kriging近似模型,利用失效模式灵敏度分析(MSA)方法得到了坦克结构参数灵敏度排序结果。最后运用多岛遗传算法对坦克刚柔耦合模型的炮口角位移进行了优化,得到了使坦克系统炮口扰动更小的结构参数。

为改善基于风洞试验的桥梁断面气动外形优化方法所固有的人力物力耗费、搜索范围有限等缺点,提出了一套基于数值计算和数学策略的主梁气动外形优化方法。选取断面下腹板倾角和梁高作为设计变量,以计算流体力学(CFD)模拟和颤振时域法作为数值计算手段替代风洞试验,将试验设计、蚁群混合遗传算法与Kriging代理模型作为协同数学策略替代试错法,探索优化了苏通长江大桥流线型箱梁断面颤振性能最佳的参数匹配方案。结果显示,设计域内最优断面颤振临界风速比原型断面提高8%,下腹板倾角相比梁高对颤振性能影响更大,且存在交互作用。主梁断面气动外形数值优化方法能够较好地取代风洞试验进行外形寻优,研究对以后大跨度桥梁断面选型具有借鉴意义。

气动减速系统是保证飞机正常飞行的关键,如何高效、可靠地实现阻力伞锁机构的打开是影响气动减速系统的关键。本文以气动减速系统阻力伞锁机构为研究对象,通过对阻力伞锁机构运动特性的分析建立了刚柔耦合仿真模型并开展动力学仿真。针对其复杂的工作特点,提出了阻力伞锁机构卡滞与精度失效两种关键失效模式。针对关键失效模式分别建立了可靠性分析模型,采用AK-MCS法计算阻力伞锁机构可靠性。通过本文研究,得到了阻力伞锁机构在不确定性环境下可靠性水平,可以为今后阻力伞锁可靠性设计提供参考依据。

水下连接器是整个生产系统的关键节点,其密封一旦失效后果不堪设想,因此有必要对连接器进行可靠性评价,为水下生产系统工作稳定、安全可靠提供依据。水下连接器工作环境较为复杂,影响其密封性能退化因素较多,故以密封件接触应力强度作为水下连接器密封性能评价指标,通过敏感度分析方法,找到影响密封件接触应力强度的主要因素是工作内压、工作时间和位移载荷这3个随机变量。为了进一步确定这3个随机变量与接触应力强度之间的关系,开展连接器密封性能预测模型的研究。使用试验设计方法随机抽取工作内压、工作时间、位移载荷这3个随机变量数据,将这些数据代入Abaqus软件中进行有限元分析,得出相对应的密封接触应力强度值,然后使用Kriging模型将这3个变量与接触应力强度之间的关系进行拟合,得到密封性能与影响因素间的响应关系,实现对...

在固体火箭发动机燃烧室和喷管对接装配过程中,为准确实时预测密封圈应力,以确保发动机的装配质量,提出了一种基于Kriging模型的密封圈对接装配应力预测方法。首先,分析装配工况,利用有限元分析方法计算出多种工况下密封圈的应力-应变;其次,使用生成对抗网络的方法扩大数据样本空间;之后,利用拉丁超立方抽样法选取一定数量的应力-应变数据构建Kriging模型;最后,根据定义的加点准则迭代优化Kriging模型,实现主动学习,由此得到密封圈应力预测的数字孪生模型。装配时,通过六自由度并联平台的力位传感器实时采集的信号数据,作为数字孪生预测模型的输入;通过实时读取模型输出,实现对接过程中的装配质量实时在线预测反馈。

液压柱塞泵作为液压系统的核心动力元件,其能量转换效率很大程度上决定了整个液压系统的性能和可靠性,而目前采用的能量转换效率模型多为确定性数值模型,没有考虑参数随机性的影响,无法真实反映柱塞泵的实际运行状态。提出了基于Kriging模型的柱塞泵总效率建模方法,选用柱塞泵总效率为可靠性失效判据,分别采用改进一次二阶矩法和Monte-Carlo数值仿真法对柱塞泵总效率进行可靠性和可靠性灵敏度分析。分析结果表明:Kriging模型采用少量的样本模拟的总效率模型具有较高的精度,模拟结果可以获取全面的柱塞泵效率特性;运行工况条件对柱塞泵总效率可靠性灵敏度具有重大影响,不同工况下灵敏度具有较大差异。提出的方法可推广至其他液压泵总效率模型的建立及可靠性灵敏度分析。

针对斗轮堆取料机前臂轻量化优化设计过程中存在的不确定性,建立考虑结构参数、材料性能、负载以及代理模型不确定性的前臂轻量化优化设计方法。为提高计算效率,构造精度较高的Kriging模型。首先对前臂质量进行确定性优化,并将优化设计结果作为可靠性优化算法的初始值,在此基础上建立多因素不确定性优化模型。最后根据设计要求,考虑多种不确定性因素,对前臂质量进行了可靠性优化。结果表明:该方法大幅降低了前臂的质量,优化结果可靠性高。

采用中心组合试验设计(Central Composite Design,CCD)方法和计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟方法,对旋流除砂器进行了不同结构设计变量与目标变量之间的响应面实验。选用Kriging模型完成了响应面拟合,并结合混合整数顺序二次规划(Mixed-Integer Sequence Quadratic Programming,MISQP)算法完成了最优解的获取,实现了对旋流除砂器结构参数的优化。数值模拟结果与预测结果在分离效率和压降上的误差不超过1%,验证了模型的准确性。多组粒径的数值模拟结果表明

行波管的工作环境恶劣，其结构的振动特性对寿命及可靠性有着重要影响。应用有限元分析软件对行波管进行模态分析，并通过模态试验实测了行波管的模态参数，得到行波管前四阶固有频率和振型。对比分析仿真和试验结果，仿真计算的模态频率偏高。应用Kriging模型构建固有频率与材料参数的关系，将试验结果作为目标进行材料参数修正。修正后的仿真模型的计算精度有了大幅度提高，行波管结构的固有振动特性得到更加真实地反映，为进一步研究其动力学特性提供了更加准确的模型基础。