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基于modefrontier的离合器碟形弹簧多目标优化设计

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机械传动 2011年第2期35卷 24-27页

作者：潘金坤南京工程学院机械工程学院江苏南京211167

分析了离合器碟形弹簧的工作特性,以在摩擦片极限磨损范围内碟形弹簧工作压紧力变化量的平均值最小及碟形弹簧体积最小为优化目标,运用统一目标函数法建立多目标优化设计数学模型,利用modefrontier优化软件进行优化计算。结果表明,优化... 详细信息

分析了离合器碟形弹簧的工作特性,以在摩擦片极限磨损范围内碟形弹簧工作压紧力变化量的平均值最小及碟形弹簧体积最小为优化目标,运用统一目标函数法建立多目标优化设计数学模型,利用modefrontier优化软件进行优化计算。结果表明,优化后碟形弹簧的相关性能得到显著提高,目标函数值分别下降了36%和6%。modefrontier软件解决优化问题,使用简便、算法高效,提高了设计效率。

关键词：碟形弹簧多目标优化设计统一目标函数法 modefrontier

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木贼属植物仿生薄壁结构的耐撞性优化

高压物理学报 2022年第5期36卷 139-149页

作者：刘飞明雷建银乔力刘志芳太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所山西太原030024

利用ABAQUS有限元软件构建木贼属植物仿生薄壁结构(horsetail-bionic thin-walled structure,HBTS)在侧向冲击下的数值模型,分析了结构的壁厚、内径和肋骨数对其耐撞性能和变形模态的影响。结果表明:肋骨数和整体壁厚的增加会明显提高H... 详细信息

利用ABAQUS有限元软件构建木贼属植物仿生薄壁结构(horsetail-bionic thin-walled structure,HBTS)在侧向冲击下的数值模型,分析了结构的壁厚、内径和肋骨数对其耐撞性能和变形模态的影响。结果表明:肋骨数和整体壁厚的增加会明显提高HBTS的比吸能和最大峰值载荷,HBTS不同部分的壁厚变化显著影响其变形模态和耐撞性能。为了综合考虑HBTS各部分的壁厚、肋骨数、内径5个参数对耐撞性能的影响,集成modefrontier优化软件与ABAQUS软件,通过参数化建模在设计空间上构建有限元模型,建立比吸能和最大峰值载荷的Kriging代理模型。使用基于Kriging代理模型的多目标优化方法获取Pareto前沿,以同时实现比吸能最大化和峰值载荷最小化。最后分析了Pareto前沿面上各HBTS的设计参数分布情况,并验证了优化结果,该方法可为薄壁结构的优化设计提供新思路。

关键词：仿生薄壁结构多目标优化 modefrontier Pareto前沿

基于仿真模型与试验汽车排气消声器多目标优化

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噪声与振动控制 2023年第4期43卷 268-273页

作者：徐一心牟如强严才宝张鹏飞成都理工大学工程技术学院四川乐山614004 上海天纳克研发中心上海201814

安装消声器是降低汽车发动机排气噪声的主要手段,其设计的合理性对降低车辆噪声具有积极意义。针对所研究的某改款车型发动机排气噪声超目标进行优化研究,在GT-Power中建立发动机声学仿真模型,为提高仿真计算效率,提出质量流模型代替发... 详细信息

安装消声器是降低汽车发动机排气噪声的主要手段,其设计的合理性对降低车辆噪声具有积极意义。针对所研究的某改款车型发动机排气噪声超目标进行优化研究,在GT-Power中建立发动机声学仿真模型,为提高仿真计算效率,提出质量流模型代替发动机模型,并使用试验数据对质量流模型进行修正。根据仿真结果,以2 800 r/min、3 000 r/min发动机转速下二阶声压级和2 200 r/min发动机转速下四阶声压级为优化目标,以后消声器结构参数为变量,使用modefrontier软件联合质量流模型,采用modefrontier软件特有的多策略pilOPT算法对排气消声器进行多目标优化。结果表明修正后的质量流模型可以很好地提高仿真计算精度。通过modefrontier进行优化设计,在特定转速2 200 r/min~3 000 r/min,关注阶次的噪声最大降低1.6 dB(A),满足降噪要求,验证优化方法的有效性得到验证,优化效率也得以提高。

关键词：声学排气噪声消声器 GT-Power modefrontier 多目标优化

基于modefrontier软件的空气动力学多目标智能优化

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汽车工程师 2018年第5期 42-45页

作者：刘欢韩思远李飞华晨汽车工程研究院

为了使Ahmed模型气动阻力和气动升力同时最优化,研究多目标智能优化方法在汽车空气动力学领域的工程应用价值,文章采用modefrontier软件搭建优化流程。本研究采用优化拉丁超立方试验设计方法对变形参数进行采样,经过CFD仿真后,选择神经... 详细信息

为了使Ahmed模型气动阻力和气动升力同时最优化,研究多目标智能优化方法在汽车空气动力学领域的工程应用价值,文章采用modefrontier软件搭建优化流程。本研究采用优化拉丁超立方试验设计方法对变形参数进行采样,经过CFD仿真后,选择神经网络搭建近似模型建立参数与阻力系数和升力系数的对应关系,然后使用多目标遗传算法进行优化。优化后,Ahmed模型阻力系数降低了46.6%,升力系数降低了36.5%。实践证明,基于modefrontier软件的空气动力学多目标智能优化方法具有较高工程应用价值。

关键词： modefrontier 神经网络遗传算法智能优化 Ahmed模型空气动力学

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木贼属植物仿生薄壁结构的耐撞性及其优化

木贼属植物仿生薄壁结构的耐撞性及其优化

作者：刘飞明太原理工大学

学位级别：硕士

随着科技的进步,航空、航天等领域的结构装备对轻质高强的材料提出了更高的要求,薄壁结构经过研究人员系统性的优化与设计后取得了不菲的成果,得到广泛的应用,本文使用ABAQUS有限元软件分析了两种木贼属植物仿生薄壁结构(HBTS和VHTS)在... 详细信息

随着科技的进步,航空、航天等领域的结构装备对轻质高强的材料提出了更高的要求,薄壁结构经过研究人员系统性的优化与设计后取得了不菲的成果,得到广泛的应用,本文使用ABAQUS有限元软件分析了两种木贼属植物仿生薄壁结构(HBTS和VHTS)在侧向冲击下的耐撞性能,由基于ABAQUS和mode FRONTIER优化软件的优化设计方法对两种结构进行优化,得到比吸能和最大峰值载荷的帕累托前沿面,为工程设计人员在薄壁结构的设计优化方面提供一定的参考价值。(1)通过ABAQUS有限元分析软件建立HBTS在侧向冲击载荷下的有限元模型并验证其有效性。分析了整体壁厚、内径和肋骨数对HBTS耐撞性以及变形模态的影响。研究发现内径、整体壁厚t以及肋骨数对结构的耐撞性有显著影响。比吸能以及最大峰值载荷随着肋骨数以及结构整体壁厚的增加而增加。当t较大时,适当增加内径可以提高安全性能而不会降低结构的比吸能。碰撞力效率对于整体壁厚、肋骨数以及内径的变化不敏感。通过对两种不同质量的HBTS在进行比较和研究后发现,HBTS各个部分的壁厚变化会显著影响其变形模态进而影响结构的吸能量、比吸能以及最大峰值载荷。因此,对于HBTS各部分的壁厚有必要进行优化。使用基于ABAQUS有限元软件与mode FRONTIER优化软件的优化设计方法展开优化,由全因子试验设计方法在设计空间生成3750组实体样本点并进行数值计算。由3750组样本点构建比吸能和最大峰值载荷的代理模型,结果显示Kriging代理模型具有最高的精确度。由Kriging代理模型结合多目标粒子群优化算法展开多目标优化,对HBTS的5个设计参数进行优化后获取帕累托前沿面,分析了该前沿面上各个HBTS的设计参数分布情况。对帕累托前沿面分析研究后发现,肋骨数为14或16的HBTS占据绝大多数,只有在最大峰值载荷较小的情况下才会出现其他肋骨数的HBTS。对优化所得到的帕累托前沿面进行验证,将峰值载荷限制为5k N和10k N,Kriging代理模型所预测的比吸能和最大峰值载荷与数值模拟结果相比,其误差皆在2.73%以内。(2)斑纹木贼广泛分布于欧洲、北美洲、俄罗斯、日本等世界各地,具有优异的环境适应能力,由其不同于其他木贼属植物的V型连接肋的结构特征,设计出5种具有不同肋骨个数的VHTS。为了提高该类薄壁结构在侧向冲击下的耐撞性,使用ABAQUS有限元软件建立数值模型并进行分析。结果显示,同种质量下VHTS结构中,相比于其他肋骨数的VHTS,肋骨数为2和3的VHTS具有较大的峰值载荷与较小的比吸能,在耐撞性设计中应该避免此种结构。使用基于ABAQUS有限元软件和mode FRONTIER优化软件的优化设计方法对VHTS结构进行优化。由全因子设计方法在设计空间生成3125组样本点,经过数值计算后构建代理模型。相比于二次、三次和四次多项式响应曲面,Kriging代理模型和径向基函数具有更高的精确度。将最大峰值载荷限制为45k N,对由不同代理模型所获取帕累托前沿面进行验证,结果显示Kriging代理模型具有最好的预测效果,预测点的最大峰值载荷以及比吸能的误差分别为0.68%和0.83%。

关键词：仿生薄壁结构多目标优化 modefrontier 帕累托前沿 HBTS VHTS

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基于几何特征参数控制的翼型设计方法研究

工程热物理学报 2019年第5期40卷 1058-1064页

作者：张森席德科李华星西北工业大学航空学院西安710072

给出了基于双椭圆弧的中弧线方程式,并推导了由茹可夫斯基翼型公式拓展得到的厚度分布方程式,通过将指定的厚度分布均匀布置在中弧线上得到了一种新的翼型设计方法.该方法通过8个参数控制翼型的型线,其中4个参数具有明确的几何意义,其余... 详细信息

给出了基于双椭圆弧的中弧线方程式,并推导了由茹可夫斯基翼型公式拓展得到的厚度分布方程式,通过将指定的厚度分布均匀布置在中弧线上得到了一种新的翼型设计方法.该方法通过8个参数控制翼型的型线,其中4个参数具有明确的几何意义,其余4个参数可局部调整翼型的型线.利用modefrontier优化平台将翼型设计程序与气动性能预测程序集成在一起,实现了翼型的优化设计,并以E387翼型为参考设计了一款翼型.结果显示,新翼型的气动性能相对于参考翼型有了显著的提升。研究表明,本文提出的翼型设计方法能够帮助设计者主动的对翼型的几何特征参数进行精准控制,并更好的理解设计过程,弥补了现有的翼型设计方法在主动进行几何特征参数控制上的不足。

关键词：翼型设计 Xfoil modefrontier Simplex 优化设计

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轴向磁通永磁电机转矩特性分析和优化

微电机 2023年第9期56卷 50-53,68页

作者：赵慧超孙明冲王斯博郭守仑王金昊姜雪生段朝晖中国第一汽车集团有限公司研发总院长春130013

近年来汽车行业进入了电动化时代,轴向磁通永磁电机在功率密度和转矩密度方面的表现更好,受到各大汽车厂商的认可。针对轴向磁通永磁电机的电机特性,本文提出了一种降低转矩波动的优化设计方法,分析了电机结构参数对其转矩和转矩波动的... 详细信息

近年来汽车行业进入了电动化时代,轴向磁通永磁电机在功率密度和转矩密度方面的表现更好,受到各大汽车厂商的认可。针对轴向磁通永磁电机的电机特性,本文提出了一种降低转矩波动的优化设计方法,分析了电机结构参数对其转矩和转矩波动的影响,根据各参数对转矩和转矩波动影响显著性的不同,提取其中较为敏感的结构参数变量,基于DOE算法,结合modefrontier软件进行优化分析。结果表明,所提出的优化设计方法可有效提升电机输出转矩且降低转矩脉动。

关键词：永磁电机电机特性转矩波动 modefrontier

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催化吸收稳定系统的多目标优化

计算机与应用化学 2008年第1期25卷 63-66页

作者：姜斌梁士锋冯佳佳天津大学化工学院

将多目标优化软件modefrontier同化工流程模拟软件PRO/Ⅱ相结合,模拟催化吸收稳定系统,并采用遗传算法多目标优化产品质量和能耗。优化结果表明干气与冷、热负荷都存在较明显的Pareto关系,根据Pareto解集可得出优化点,优化后干气质量提... 详细信息

将多目标优化软件modefrontier同化工流程模拟软件PRO/Ⅱ相结合,模拟催化吸收稳定系统,并采用遗传算法多目标优化产品质量和能耗。优化结果表明干气与冷、热负荷都存在较明显的Pareto关系,根据Pareto解集可得出优化点,优化后干气质量提高了12.8%,冷、热负荷分别降低了4.4%和4.92%。这为优化催化吸收稳定系统的设计和实际操作提供了依据。

关键词： modefrontier 遗传算法多目标优化

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客车前撞吸能特性与乘员损伤机理的研究

客车前撞吸能特性与乘员损伤机理的研究

作者：周登科湖南大学

学位级别：硕士

客车是旅客公路运输的主要交通工具,其特点是载客量大,发生事故的时候极容易造成群死群伤。近年来与营运客车有关的重特大交通事故时有发生,所以客车的安全性受到人们越来越多的重视。普通客车的前端缺乏吸能结构和吸能空间,发生正面碰... 详细信息

客车是旅客公路运输的主要交通工具,其特点是载客量大,发生事故的时候极容易造成群死群伤。近年来与营运客车有关的重特大交通事故时有发生,所以客车的安全性受到人们越来越多的重视。普通客车的前端缺乏吸能结构和吸能空间,发生正面碰撞时客车的动能几乎全部由车身吸收,从而导致客车的驾驶舱发生严重变形,客车乘员受到较大的碰撞加速度,这对乘员尤其是驾驶员的生命安全造成极大的威胁。目前,我国汽车正面碰撞法规制定尚不完善,而现有的乘员保护法规也多是针对特定身材假人制订的保护标准,相应的,现有乘员约束系统往往也只是围绕有限的特定身材假人而设计的。随着乘员约束系统的广泛应用,交通事故调查分析表明,普通乘员约束系统在应对复杂多样的实际碰撞事故时已呈现明显的局限性。为了弥补国内外对于不同身材类型乘员的客车约束系统研究的不足,同时为未来客车正面碰撞法规的制定提供一定的帮助和借鉴,本论文重点研究和分析了客车约束系统参数对不同身材类型乘员损伤的影响。本论文的主要工作和研究内容如下:1)建立了客车整车正面碰撞有限元仿真模型,以整车50km/h正面碰撞工况为研究对象。在台车试验的基础上,针对该客车耐撞性差、吸能能力不足的问题对客车车身骨架进行了改进设计,并在客车前端增加了吸能结构;对改进后客车模型进行仿真,得到客车正面50km/h的碰撞加速度波形和方向盘入侵量曲线。2)利用MADYMO软件分别建立了包含5百分位女性、50百分位女性、95百分位女性、50百分位男性、95百分位男性假人的客车乘员约束系统多刚体仿真模型,将从有限元仿真模型中得到的碰撞波形输入到约束系统多刚体模型中进行仿真运算。3)在MODEFRONT IER软件的平台上通过均匀拉丁方法选出对不同身材乘员约束系统有显著影响的参数。利用MOGA-II模块构建约束系统灵敏参数的响应面,对不同身材类型乘员约束系统模型进行最优化求解,将求得的最优参数代入多刚体模型中进行仿真运输,验证代理模型的准确性,从而得到不同身材类型乘员约束系统最优的参数组合。论文研究表明,针对50百分位男性假人设计的约束系统参数对于其他身材类型的乘员并不合适。在安全气囊和安全带的参数研究中发现,安全带参数与安全气囊参数相互配合才能使乘员保护达到最佳的状态;安全带预紧量对乘员的损伤影响并不显著,而安全带的限力值对乘员胸部损伤有着显著影响;随着乘员体型的增大,气囊的直径、气囊起爆时间、气囊拉带长度以及安全带限力值在设计时都应该相应的增大。

关键词：客车正面碰撞不同身材类型乘员乘员损伤 MADYMO modefrontier