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一种考虑参数相关性的可靠性优化设计方法

中国机械工程 2018年第19期29卷 2312-2319,2326页

作者：王倩蓉姜潮方腾湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

在求解具有非线性相关性结构的可靠性设计优化问题时,现有的相关性处理方法在某些情况下可能会得到精度较低的优化结果。基于Copula函数提出了一种可靠性优化设计方法,用于求解存在非线性相关性结构的可靠性优化设计问题。该方法根据已... 详细信息

在求解具有非线性相关性结构的可靠性设计优化问题时,现有的相关性处理方法在某些情况下可能会得到精度较低的优化结果。基于Copula函数提出了一种可靠性优化设计方法,用于求解存在非线性相关性结构的可靠性优化设计问题。该方法根据已知的样本对各备选Copula函数进行参数估计,并根据AIC准则选出最优Copula函数。根据最优Copula函数,构建联合概率分布函数,最后求解结构可靠性优化设计问题。通过两个数值算例验证了该方法的有效性,并讨论了不同Copula函数对优化结果的影响。

关键词： Copula函数结构可靠性优化设计相关性 AIC准则

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孔轴配合的精度预测与公差优化设计

湖南大学学报（自然科学版） 2016年第4期43卷 17-23页

作者：吕程易广威刘子建湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

以圆柱形孔轴配合的结合面为研究对象,研究了新一代GPS标准体系下多公差项的孔轴配合实际误差模型.以圆柱度为例,结合GPS标准中圆柱面形状误差的评定方法,采用蒙特卡洛法模拟误差的随机性,建立了孔轴圆柱面体外拟合尺寸实际变动区间求... 详细信息

以圆柱形孔轴配合的结合面为研究对象,研究了新一代GPS标准体系下多公差项的孔轴配合实际误差模型.以圆柱度为例,结合GPS标准中圆柱面形状误差的评定方法,采用蒙特卡洛法模拟误差的随机性,建立了孔轴圆柱面体外拟合尺寸实际变动区间求解模型,并分析实际误差对配合性质的影响.分析了包括方向公差(或位置公差)在内的三类公差耦合作用下孔轴结合面误差的形成机理,建立了不同配合性质下的圆柱形孔轴结合面的实际误差模型,获得了结合面误差分量的实际变动区间以及实际的配合性质.实现了在设计阶段对孔轴实际装配精度的预测.以实际的孔轴结合面精度与配合性质要求为约束,孔轴加工成本为目标,进行了孔轴零件的公差优化设计.最后以一孔轴配合的装配误差分析与公差优化为例,验证了该方法的可行性与实用性.

关键词：蒙特卡洛模拟法结合面误差装配精度预测配合性质公差优化设计

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融合功能倒推与裁剪法的系统创新设计方法

机械工程学报 2016年第23期52卷 69-76页

作者：刘江南杨小娟张文博桂科湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

裁剪法是产品改进创新的重要方法,而功能分析是实施裁剪的基础。对于复杂机械系统,功能分析常常面临组件层级难以确定的问题,依赖设计者个人理解和经验判断,操作上存在较大的主观性,不同设计者分析过程和结果往往差异较大。为提高功能... 详细信息

裁剪法是产品改进创新的重要方法,而功能分析是实施裁剪的基础。对于复杂机械系统,功能分析常常面临组件层级难以确定的问题,依赖设计者个人理解和经验判断,操作上存在较大的主观性,不同设计者分析过程和结果往往差异较大。为提高功能分析客观可操作性,基于逆向工程思维,提出了由系统目标向系统内部组件逐步遍历的功能倒推分析法。该方法专注于接触界面,从系统主要功能的目标对象开始,通过相互作用分析倒推功能载体,逐层循环迭代倒推直至遍历所有组件。进一步,结合功能倒推分析法与裁剪法,运用TRIZ问题求解工具,建立系统重构创新设计过程模型。最后,以钢轨铣磨车磨装置为例进行系统重构创新设计,验证了功能倒推分析法和系统重构创新设计方法的实用性和有效性。

关键词：功能倒推分析法系统重构裁剪法创新设计

DP780双相钢电阻点焊接头动态载荷下失效行为研究

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机械工程学报 2021年第2期57卷 70-79页

作者：崔俊佳董东营王琼李光耀湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

采用DP780双相钢电阻点焊接头,针对不同拉伸速度下接头的失效行为进行了研究。利用数字图像相关(Digital image correlation,DIC)技术分析接头的全场应变,同时对不同失效模式下的接头微观断口形貌进行分析。结果表明,准静态与动态拉伸... 详细信息

采用DP780双相钢电阻点焊接头,针对不同拉伸速度下接头的失效行为进行了研究。利用数字图像相关(Digital image correlation,DIC)技术分析接头的全场应变,同时对不同失效模式下的接头微观断口形貌进行分析。结果表明,准静态与动态拉伸下接头的失效模式主要有界面断裂与熔核拔出两种。随着拉伸速度的增加,接头的失效位置由界面断裂向母材撕裂变化,同时接头失效的峰值载荷与吸能值逐渐增大。2 mm/min测试速度下的峰值载荷为21.08 kN,相比2 mm/min,2 m/s、6 m/s、10 m/s的峰值载荷分别提升了26.57%、46.92%、63.99%。四种测试速度下的失效吸能值分别为10.16 J、31.37 J、52.83 J和63.77J。由于拉伸时搭接接头焊点会发生偏转,造成了焊点上方拉伸作用为主,下方压缩作用为主。焊点不同程度的偏转,将使接头发生不同的失效模式。随着拉伸速度的提升,接头断口韧窝的摩擦分层越发剧烈。

关键词：电阻点焊双相钢动态拉伸数字图像相关失效行为

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支持产品全生命周期的虚拟维修信息建模研究

湖南大学学报（自然科学版） 2011年第8期38卷 28-33页

作者：王平刘子建谢宗敏湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

针对支持产品全生命周期设计中维修信息的完备性、一致性问题,提出了虚拟环境下信息多层次表达、多体结构的虚拟维修信息模型的建模原理和结构体系.研究了模型基本体、检索体、控制体的实现方法,运用属性机制建立模型的几何拓扑信息与... 详细信息

针对支持产品全生命周期设计中维修信息的完备性、一致性问题,提出了虚拟环境下信息多层次表达、多体结构的虚拟维修信息模型的建模原理和结构体系.研究了模型基本体、检索体、控制体的实现方法,运用属性机制建立模型的几何拓扑信息与模型维修信息等非几何信息的映射关系,采用树型框架结构构造信息的多层次表达,可满足虚拟维修过程中产品信息完备表达、动态跟随的要求.

关键词：虚拟现实维修多体结构多层次表达属性机制树型框架结构

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车身非光滑表面边界层流场特性分析

湖南大学学报（自然科学版） 2015年第10期42卷 31-37页

作者：杨易蔡圣康刘政黄剑锋范光辉湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

为了研究非光滑车身表面边界层流场特性,采用大涡模拟与Realizable k-ε湍流模型对车身外部瞬态和稳态流场进行数值模拟计算,对比分析了非光滑模型与光滑模型边界层内速度、粘性底层厚度、壁面剪切力、表面摩擦阻力因数、湍流强度和湍... 详细信息

为了研究非光滑车身表面边界层流场特性,采用大涡模拟与Realizable k-ε湍流模型对车身外部瞬态和稳态流场进行数值模拟计算,对比分析了非光滑模型与光滑模型边界层内速度、粘性底层厚度、壁面剪切力、表面摩擦阻力因数、湍流强度和湍流耗散率等流场参数,解析了非光滑表面对车身流场流动特性的影响.研究结果表明,非光滑模型边界层内速度明显高于光滑模型,边界层厚度、壁面剪切力、表面摩擦阻力因数、湍流强度、湍流耗散率都比光滑模型有所减小.非光滑表面的引入加剧了车身尾迹气流的参混效应,防止外界的高速流对内部低速流的引射作用,从而减少了车身流场能量的损失.

关键词：汽车工程边界层流场特性气动阻力尾迹气流

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二维多流体域耦合声场的光滑有限元解法

声学学报 2012年第6期37卷 601-609页

作者：夏百战于德介姚凌云湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

针对声学有限元分析中四节点等参单元计算精度低,对网格质量敏感的问题,将光滑有限元法引入到多流体域耦合声场的数值分析中,提出了二维多流体域耦合声场的光滑有限元解法。该方法在Helmholtz控制方程与多流体域耦合界面的声压/质点法... 详细信息

针对声学有限元分析中四节点等参单元计算精度低,对网格质量敏感的问题,将光滑有限元法引入到多流体域耦合声场的数值分析中,提出了二维多流体域耦合声场的光滑有限元解法。该方法在Helmholtz控制方程与多流体域耦合界面的声压/质点法向速度连续条件的基础上,得到二维多流体耦合声场的离散控制方程,并采用光滑有限元的分区光滑技术将声学梯度矩阵形函数导数的域内积分转换形函数的域边界积分,避免了雅克比矩阵的计算。以管道二维多流体域耦合内声场为数值分析算例,研究结果表明,与标准有限元相比,对单元尺寸较大或扭曲严重的四边形网格模型,光滑有限元的计算精度更高。因此光滑有限元能很好地应用于大尺寸单元或扭曲严重的网格模型下二维多流体域耦合声场的预测,具有良好的工程应用前景。

关键词：有限元解法流体耦合光滑声场二维计算精度等参单元数值分析

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基于超声TOA的环境感知

湖南大学学报（自然科学版） 2023年第4期50卷 21-30页

作者：王刚张文静邱文浩湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

针对超声波传感器测量过程中方位角存在不确定性的问题,提出了一种基于超声反射波到达时间(Time of Arrival,TOA)的目标距离及方位角的测量方法,并据此发展了基于超声探测的环境感知方法 .基于混合高斯拟合对回波信号进行处理,消除了信... 详细信息

针对超声波传感器测量过程中方位角存在不确定性的问题,提出了一种基于超声反射波到达时间(Time of Arrival,TOA)的目标距离及方位角的测量方法,并据此发展了基于超声探测的环境感知方法 .基于混合高斯拟合对回波信号进行处理,消除了信号串扰问题,提高了目标距离和方位信息的测量精度.基于传感器波束角的特性,实现了不同距离下目标的同时测量.通过引入“不确定度”,构建信度分配函数,采用DSmT(Dezert-Smarandache Theory)方法进行数据融合,实现地图更新.搭建了实验装置与实验环境,并对相关方法进行了实验验证,实验结果表明,通过135次测量即可实现对环境基本轮廓的建图,建图误差在3 cm以内.

关键词：超声波传感器到达时间 Dezert-Smarandache理论栅格地图

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互联悬架液压参数灵敏度分析及优化

中国机械工程 2017年第19期28卷 2269-2274页

作者：周兵陈逸彬耿元任程远湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

针对液压参数对互联悬架输出响应影响程度大小的问题,建立了四自由度液压互联悬架半车侧倾耦合频域模型,通过计算系统的传递函数及施加路面激励,得到了悬架模型在垂直模态和侧倾模态下的加速度谱密度响应。采用基于模糊灰色关联的灵敏... 详细信息

针对液压参数对互联悬架输出响应影响程度大小的问题,建立了四自由度液压互联悬架半车侧倾耦合频域模型,通过计算系统的传递函数及施加路面激励,得到了悬架模型在垂直模态和侧倾模态下的加速度谱密度响应。采用基于模糊灰色关联的灵敏度分析方法对悬架垂直模态和侧倾模态进行分析,得到了各液压参数的灰色关联度。运用多目标优化算法NSGA-Ⅱ,以两种模态下的悬架响应为优化目标,对灵敏度大的液压参数进行了优化。优化后两种模态下加速度功率谱密度峰值及加速度均方根值均有减小,液压互联悬架平顺性得到提高。

关键词：液压互联悬架加速度输出谱密度灵敏度分析模糊灰色关联多目标优化