响应面模型

摘要： 潜油直线电机的工作环境温度随地层深度的变化而变化,电机次级端部和中部的温差大。为了减小温度变化对电机推力的影响,同时提高电机推力、降低推力波动,对电机的结构参数进行优化,以不同温度下的推力差值衡量温度变化对电机推力的影响。利用有限元分析软件Magnet建立电机的电磁模型,分析各个参数对不同温度下电机推力、推力波动和推力差值的影响,确定优化参数的数值范围。然后,采用响应曲面法分别构建100°C和220°C时推力和推力波动的数学模型,以100°C和220°C时推力函数之差的绝对值为这两个温度下推力差值的数学模型,通过多目标遗传算法得到电机最优的参数组合。最后对优化后的电机进行有限元仿真分析,验证了优化方案的有效性。

摘要： 搭建了鼓泡床碳酸化反应器,研究常温常压下电石渣直接液相碳酸化矿化封存CO_(2)的能力,揭示了重要操作参数表观气速、液固比和CO_(2)浓度对电石渣矿化封存CO_(2)能力和碳酸化效率的影响规律。同时构建响应面模型,分析各参数对电石渣碳酸化效率的影响强度,优化获得最大碳酸化效率及相应操作工况。结果表明,增加气速有利于钙离子溶解和CO_(2)吸收,但反应器中过高气速易导致气相通道效应,不利于气液充分接触。当液固比降低,溶液中钙离子浓度提高,更有利于碳酸化反应,但液固比过低会影响固液间传质。适当增加CO_(2)浓度有利于提高碳酸化效率,但CO_(2)浓度增至到一定值后,对碳酸化效率影响降低。响应面建模分析发现,各因素对碳酸化效率影响顺序为:液固比>CO_(2)浓度>表观气速。优化结果发现碳酸化效率最高为93.58%,工况为表观气速0.07m/s,液固比为8.26mL/g和CO_(2)体积分数为20.91%。研究可知,鼓泡床中常温常压下电石渣直接液相加速碳酸化反应,具有较大的CO_(2)固定量和高的碳酸化效率,实验结果为电石渣加速矿化封存CO_(2)技术的发展提供了基础数据。

摘要： 针对粮食垂直螺旋输送机的性能进行问题分析,建立了粮食垂直螺旋输送机的三维模型。选取输送机的螺距、叶片直径与轴径作为结构参数,选取运行转速与粮食填充系数作为运行参数,选取粮食输送流量与运行能耗作为性能指标,基于离散元仿真软件EDEM与正交试验法原理对粮食输送机的输送过程进行了仿真实验。根据最小二乘法原理,通过MATLAB软件数据拟合程序建立了输送量和能量耗散指标的响应面模型,从而得到了垂直螺旋输送机结构参数与运行参数对性能指标的影响关系。该研究对粮食垂直螺旋输送机的结构参数设计具有一定指导意义。

摘要： 为了提高圆筒型永磁直线电机推力和降低电机的推力波动,采用响应面法和遗传算法对电机进行优化设计。利用响应面法建立电机平均推力和推力波动的解析模型,建立目标函数。为了计算由响应面法得到的二阶解析模型的系数,应用有限元法,采用Box-Behnken法对几何设计变量进行了数值实验。利用遗传算法作为搜索工具,对电机进行优化设计,以提高电机性能和减小永磁材料的成本。有限元仿真结果表明,与原始电机相比,优化后的电机平均推力提升了18.67%,推力波动降低了73.20%,用磁量减少了22.67%。

摘要： 针对某四缸柴油甲醇双燃料发动机进气均匀性较差的问题,采用GT-power软件构建了柴油甲醇双燃料发动机仿真模型,分析进气总管、进气歧管的结构参数以及进气正时对进气均匀性的影响程度。以进气总管直径、进气歧管长度、2、3缸的进气歧管直径以及进气正时为优化变量,以降低进气不均匀度为设计目标建立响应面模型,并结合多岛遗传算法进行优化。优化结果表明:减小进气总管直径和进气歧管长度以及进气正时,增加2、3缸的进气歧管直径几何参数,改善了进气歧管内空气和甲醇的流动质量,使发动机的进气不均匀度由原机的10.35%降低到2.19%。

摘要： 为满足爬壁机器人在工作过程中高强度、轻量化的设计要求,提出一种基于参数相关性筛选的多目标优化方法。将爬壁机器人底盘以及侧挡板的5个参数作为设计变量,经过参数相关性分析,筛选后得到对机器人结构性能影响灵敏度较高的3个设计变量,以质量最小、位移变形最小和应力最大为优化目标,经过多元回归分析和帕累托方差分析拟合得到二项式响应面模型,采用非支配排序遗传算法对爬壁机器人机身进行多目标优化。结果表明,经过参数相关性筛选后,计算量大大减少,机身质量减少1.7 kg,最大位移变形减小0.1 mm,最大等效应力减少1.36 MPa,模态固有频率增加,避免共振现象。

摘要： 为保证PCD刀具的使用寿命和加工精度,提高对Ti6Al4V钛合金的加工效率,对PCD刀具精车加工Ti6Al4V钛合金进行模拟仿真分析,并通过响应面分析法计算建立切削力和刀尖温度随刀具参数(前角γ_(o)、后角α_(o)、钝圆半径r_(ε))变化的二次响应面数学模型。根据响应面模型方差分析和显著性检验证明响应面预测模型的有效性,分析PCD刀具精车加工Ti6Al4V钛合金时刀具参数对切削力和刀尖温度的影响从而获得最优刀具参数。结果表明:钝圆半径对切削力的影响最大,后角对刀尖温度的影响最大,适当增大前角、减小后角及钝圆半径能够有效降低切削力、刀尖温度;最终得出最优刀具参数组合为前角γ_(o)=12°、后角α_(o)=7°和钝圆半径r_(ε)=0.04 mm。

摘要： 为解决压电电机定子在设计过程中存在的定子结构尺寸难以拟定、驱动足激励变形难以最大化以及进行多目标设计时难以求得全局最优解等问题,以盆架型压电电机定子为研究对象,在以有限元法构造定子参数化模型的基础上,利用模态置信准则(modal Assurance Criterion,MAC)进行定子工作模态的筛选与捕获,采用中心复合设计法(Central Composite Design,CCD)生成采样计算点,结合克里金法(Kriging Method)搭建相关特征结构尺寸参数的响应面优化模型,并运用多目标遗传优化算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)在基于响应面模型所得的设计空间内进行最优解的全局搜索。通过定子谐响应分析得到弯-纵振频差相对于“试凑法”所得结果下降30%,且无明显干扰模态,由此验证了优化模型的正确性。瞬态分析结果表明定子驱动足的x方向位移为6.4μm,y方向位移为5.48μm,z方向位移为6.16μm,各相位移均有明显增长。说明根据优化设计得到的定子驱动足位移更大,三相工作模态更接近,电机运行更加平稳。

摘要： 建立某半挂车车架的三维模型和有限元模型,并进行经典工况的强度、刚度和模态分析;使用变密度法对车架进行拓扑优化,并依据优化结果对车架结构改进;通过对改进后的车架模型进行灵敏度分析,筛选出具有针对性的尺寸优化的设计变量;以筛选出的设计变量设计试验,利用响应面模型和NSGA-Ⅱ算法对车架尺寸优化,并对优化结果进行圆整和验证。结果表明,优化后的车架质量下降了293 kg,强度和刚度均符合要求,模态频率也均避开了发动机激振和路面不平所造成的振动频率,实现了轻量化的目标。

摘要： 基于Archard磨损理论,以磨损率计算公式的修正指数(压力指数m和速度指数n)作为研究磨损和摩擦应力的响应参数,利用ANSYS有限元软件,建立制动盘-闸片简化模型;通过Box-Behnken试验设计方法和最小二乘法,拟合出影响Archard磨损模型修正指数的目标函数响应面模型,对轨道列车盘形制动磨损行为进行非线性分析,并约束制动盘接触应力和摩擦应力,制定修正指数优化原则;分析制动初速度和压力对制动盘磨损的影响。结果表明:速度指数n对列车磨损值影响较大,模型优化后的最优修正指数为压力指数m=0.97、速度指数n=0.96,基本满足磨粒磨损试验理论值m=n=1;施加不同的制动压力和制动初速度时,制动盘表面摩擦应力和磨损深度在摩擦半径处呈周向递减,制动初速度对制动盘摩擦应力影响不大;当制动盘在较大制动压力作用下时,盘面出现严重挤压,摩擦应力随之增大。

摘要： 在复杂工程结构不确定性分析等情形,常用可快速计算的代理模型替代原始的耗时数值模拟,以此提高分析效率.高斯过程响应面模型是一种新型代理模型,不仅灵活性好,精度高,还能量化自身的不确定性,在强调不确定性源辨识与量化的现代模型验证与确认(V&V )研究中具有独特的价值.然而,这种新方法在理论上还不是十分完善,应用起来也较为复杂,所以目前还没有被工程界广泛接受.为了推动其向工程应用方向发展,作者等人在高斯过程响应面模型关键技术细节的处理方法、不确定性分析中设计点的选择方法、贝叶斯模型确认/参数校准框架的简化和扩展以及复杂多输出自适应高斯过程响应面模型等方面开展了一系列研究工作,取得了一些进展.本文简要介绍了作者等人在上述几个方面取得的研究进展,并探讨存在的问题以及今后可能开展的工作.

摘要： 本文提出了一种利用响应面模型替代有限元模型进行模型修正和损伤识别的方法。同时，分析中还基于统计方差分析定量判断待修正参数的重要性，以剔除不重要参数并降低优化问题的维数。最后，本文通过一根数值梁验证了所提出方法的可行性。研究结果表明，和传统的有限元模型修正方法相比，基于响应面模型的修正方法不需要构建灵敏度矩阵，同时迭代过程无需计算有限元模型，从而可以大大提高计算效率。在损伤识别方面，所提出方法的预测精度仍然可以满足要求。此外，基于方差分析的参数筛选方法具有良好的实用性，可以避免经验判断的主观性和传统灵敏度方法的局限性。

摘要： 本文采用组合优化方法对某深海载人潜水器耐压球壳进行优化,该组合优化方法基于响应面(RSM)近似模型和遗传算法(GA).首先建立深海载人潜水器耐压球壳的结构优化模型,通过试验设计(DOE)获得设计目标的响应特性,拟合得到响应面近似模型,最后采用Pareto遗传算法对响应面模型进行多目标优化求解,得到潜水器耐压球壳的优化设计方案.

摘要： 文章以某型轿车后车门为研究对象,针对其刚度不符合企业标准的问题,使用HyperStudy进行优化.文章以车门的关键部件厚度为设计变量,通过拉丁超立方抽样,选择60组样本进行计算,采用灵敏度分析,筛选出5个关键变量,使用径向基函数建立响应面模型,最后以各工况刚度达标为约束,以质量最小为目标,通过遗传算法进行优化.优化后,车门各工况刚度符合标准,且质量有所降低.

摘要： 汽车轻量化作为缓解能源危机和环境污染的一个重要途径成为汽车工业的研究热点.轻量化设计不是盲目减重,而是在保证汽车安全性能的前提下最小化车重的优化设计.在结合轻量化和耐撞性的优化设计中,响应面模型作为具有较高保真度的有限元模型替代得到了广泛运用.然而响应面模型会引入模型偏差等附加的不确定性源,为了得到具有稳健性的预测结果,有必要对响应面模型进行偏差修正.本文提出了基于统计贝叶斯推断的模型外推方法,同时完整阐述了在不确定性环境下进行随机偏差修正的模型外推以及稳健性设计优化流程.通过对某NCAP正碰白车身仿真模型的参数优化,得到了稳健优化解.由稳健优化解与传统确定性优化结果对比可知,稳健优化结果不仅能较好满足轻量化和耐撞性设计要求,同时也使得其性能的稳健性大幅提高。

摘要： 以循环冷却水的极限浓缩倍率作为评价标准,通过响应面优化法,拟合得到了水体极限浓缩倍率关于循环冷却水5种水质指标及阻垢剂加药量的二次回归方程,得到了循环冷却水部分水质指标、阻垢剂加药量与水体极限浓缩倍率之间的定量关系.试验结果表明:Ca2、+HCO3-、pH值、Mg2+、阻垢剂加药量、浊度等因素均影响循环冷却水的结垢.尤其是Ca2+、HCO3-、pH值、阻垢剂加药量等因素,对水体结垢影响尤为明显.通过响应面设计得到的模型能较好地用于水体结垢预测分析,为现场中水水质改变时,阻垢剂加药量的改变提供理论指导.

摘要： 将求解多级轴流压气机特性的S2正问题计算程序集成在ISIGHT优化软件上，构建压气机S2 正问题气动性能优化平台。针对某四级轴流压气机，通过调整沿径向截面的叶栅弯角、叶栅稠度等参数，考核设计几何参数对S2正问题计算效率目标函数的影响程度，择优选取设计参数作为优化变量，建立响应面模型，结合遗传算法，对目标函数进行优化。结果显示压气机特性整体提高，设计点压比增加19.6%，效率提高4.66%，折合转速1.0下的稳定裕度增大到22.32%，验证了构建优化平台在压气机气动设计中的实用价值。

摘要： 文章以某特种车辆为研究对象,提出了一种基于虚拟样机技术和集成优化技术的特种车辆悬挂装置优化匹配方法。文章首先利用ADAMS/ATV工具箱建立了特种车辆模型,对该模型进行平颅性仿真,得到车体质心垂直方向振动加速度的均方根值;然后将此值作为优化目标在iSIGHT软件中建立了集成ADAMS和Matlab的优化模型,采用试验设计与响应面模型相结合的优化方法以及多岛遗传算法和序列二次规划相结合的优化策略,实现了悬架弹簧刚度和减振器阻尼系数的优化匹配研究。

摘要： 以永磁直流微电机转矩作为研究对象,应用响应面法中的等径设计进行参数设计,并对设计的方案进行了样机验证。结果表明：基于响应面模型的稳健设计是提高微电机质量的一种途径。

摘要： 首先通过lsight软件的拉丁方试验设计方法确定离散的补强外形参数点，再由Patran对每一外形参数点建立有限元模型，并由Nastran优化分析得出对应的优化结果，然后由lsight根据离散的数据点和相应的优化结果建立目标函教的二次响应面模型,通过序列二次优化得出响应面模型的最优目标值和相应的外形参数，最后根据最优外形参数再次用Nastran优化分析得出最优的各铺层角厚度值。通过对开口层合板的补强优化设计，得到了补强的最优设计参数，解决了工程设计问题。

摘要： 本发明公开一种基于模糊数学评价模型和响应面法优化酱牛肉一步法加工工艺，包括以下步骤：S1:设计单因素实验；S2:建立模糊数学感官评价模型：建立权重集Q＝{q色泽，q组织，q香味，q滋味，q口感}、评判矩阵R、评分集M，按W＝Q*R、Y＝M*W计算模糊综合评分；S3:设计响应面试验：以肉液比、卤制温度、卤制时间作为试验因素，根据单因素实验选取三个水平，以模糊数学感官评分为响应值，对工艺参数进行优化；S4:二次多元回归模拟方程为：Y＝75.80+2.09A+1.33B‑4.61C+0.1750AB‑1.19AC‑3.06BC‑7.71A2‑7.89B2‑11.48C2，并进行方差分析，验证该模型及参数显著性。本发明联合模糊数学感官评价法和响应面法对酱卤牛肉一步法加工工艺的进行优化，降低因主观因素带来的误差性，为酱牛肉的生产和加工提供更加可靠、科学的理论依据。

摘要： 本发明涉及一种基于区间响应面模型的随机模型修正方法，其特征在于包括以下步骤：步骤S01：基于试验设计和回归分析构建不包含交叉项的二阶多项式响应面模型；步骤S02：采用配方法将多项式响应面表达式转化为完全平方形式；步骤S03：将区间参数代入响应面表达式，使得确定性响应面模型变为区间响应面模型；步骤S04：在区间响应面模型上进行区间运算得到预测的结构响应区间，并结合实测响应区间建立目标函数；步骤S05：构建优化反演问题来识别参数的区间分布。本发明不仅避免了区间运算的扩张性问题，同时兼顾了结构响应区间的快速计算，使得（区间）随机模型修正过程不必进行有限元分析计算和构建灵敏度矩阵，从而节省了大量的计算时间和耗费，也尽可能避免了病态优化问题的出现。

摘要： 本发明公开一种基于DOE和响应面模型的六分力应变天平公式的系数标定，包括如下步骤：步骤一、采用实验设计方法生成样本点，根据样本点在六个分力方向进行加载，并同时采集六个分力方向上对应于加载量的输出电压信号值增量；步骤二、采用近似模型标定一次干扰系数和二次干扰系数：步骤三、通过天平校准公式导出系数矩阵。本发明还公开了一种基于DOE和响应面模型的六分力应变天平公式的计算方法，采用所述的基于DOE和响应面模型的六分力应变天平公式的系数标定方法获得系数矩阵，并得到六分力应变天平的六分力：F＝A‑1Δn；式中，A‑1为系数矩阵的逆矩阵，Δn为输出电压信号增量矩阵，F为六分力矩阵。本发明求解速度快、精度高。

摘要： 本发明涉及一种基于响应面模型的海洋浮式平台热点应力推算方法，包括：步骤S1：建立海洋浮式平台结构热点应力的响应面模型，根据海洋浮式平台结构热点应力受到的非线性影响，引入控制参数；步骤S2：建立海洋浮式平台的应力分析数值模型，通过数值计算方法，改变影响因素的数值，获取对应条件下的热点应力，采用回归方程拟合热点应力与各因素之间的函数关系，确定控制参数的对应系数，根据对应系数建立热点应力推算公式；步骤S3：对海洋浮式平台所处位置进行波浪环境监测，选取热点的空间近场测点开展应力监测，将结果输入所述公式，得到当前海况下的热点应力。与现有技术相比，本发明具有误差小，监测数据更加全面，推算结果更具权威性等优点。

摘要： 本发明提供了一种基于多项式响应面模型的翼身融合水下滑翔机外形优化方法，建立翼身融合水下滑翔机外形参数化模型，在建立翼身融合水下滑翔机滑翔过程的计算域和划分网格后，建立翼身融合水下滑翔机滑翔过程的控制方程和湍流模型，通过计算翼身融合水下滑翔机滑翔过程中升阻比大小，建立多项式响应面模型，即可计算翼身融合水下滑翔机最优外形。本发明建立了适用的翼身融合水下滑翔机外形设计优化数学模型，介绍了基于多项式响应面模型的翼身融合水下滑翔机外形设计优化方法，为研究翼身融合水下滑翔机外形设计优化提供了参考依据，并可作为翼身融合水下滑翔机外形水动力性能研究。

摘要： 本发明公开了基于二阶响应面模型的新能源汽车电池包壳体减重设计方法，包括以下步骤：1)确定电池包壳体的优化对象和设计变量，并基于所述优化对象和设计变量对电池包壳体进行试验设计，得到电池包壳体的试验矩阵；2)对所述试验矩阵进行随机振动分析，获得每个样本对应的优化对象的随机振动应力响应值，并建立二阶响应面模型；3)以质量最小为优化目标，以满足随机振动工况和第一阶模态为约束，利用多岛遗传算法对二阶响应面模型进行优化，得到轻量化的电池包壳体；4)验证轻量化的电池包壳体的可靠性。本发明有利于减少工程实际中复杂结构电池包壳体的试验次数，降低产品开发成本，缩短产品开发周期。

摘要： 本发明公开了一种基于响应面方法的混凝土梁非线性模型修正方法，步骤如下：通过静力测试获得梁某级荷载下的挠度曲线或者梁某一位置处荷载‑挠度曲线；选择合适的材料本构方程；初步筛选影响材料本构方程的参数为初始待修正参数；确定合理的材料本构方程的参数取值区间；对材料本构方程的参数进行试验设计，得到参数的样本空间，并通过非线性程序计算各样本点对应的响应值；确定响应面模型，通过方差分析对材料本构方程的参数进行筛选，保留对挠度影响显著的参数拟合响应面方程；对拟合后的响应面方程进行精度检验；运用优化算法得到参数的修正值，完成非线性模型修正。本发明可应用于非线性材料梁的基准模型建立，应用于梁结构状态评估。

摘要： 本发明涉及一种基于区间响应面模型的随机模型修正方法，其特征在于包括以下步骤：步骤S01：基于试验设计和回归分析构建不包含交叉项的二阶多项式响应面模型；步骤S02：采用配方法将多项式响应面表达式转化为完全平方形式；步骤S03：将区间参数代入响应面表达式，使得确定性响应面模型变为区间响应面模型；步骤S04：在区间响应面模型上进行区间运算得到预测的结构响应区间，并结合实测响应区间建立目标函数；步骤S05：构建优化反演问题来识别参数的区间分布。本发明不仅避免了区间运算的扩张性问题，同时兼顾了结构响应区间的快速计算，使得（区间）随机模型修正过程不必进行有限元分析计算和构建灵敏度矩阵，从而节省了大量的计算时间和耗费，也尽可能避免了病态优化问题的出现。

摘要： 本发明提供一种基于响应面模型的射流盘刚柔耦合装配分析方法，包括步骤：S1：基于射流盘的装配过程整理装配工艺参数；S2：选定与工作性能相关的关键特征尺寸参数；S3：基于射流盘的装配模型的复杂度和装配模型的输入输出变量数目，选择响应面性能函数作为拟合目标；S4：建立响应曲面试验组；S5：进行射流盘的装配实验；S6：响应面模型的迭代求解；S7：预测装配后射流盘的装配体的工作性能。本发明的一种基于响应面模型的射流盘刚柔耦合装配分析方法，在不同的装配工艺参数条件下，分析射流盘薄板零件在装配过程中的尺寸参数变化，实现装配性能的预测，优选工艺参数，减少制造成本、提高射流盘的一次生产合格率。

摘要： 本发明公开了一种基于响应面模型的同步糖化发酵工艺参数的优化方法。该优化方法包括：S1，初步确定同步糖化发酵工艺参数的控制范围，通过PB试验确定影响同步糖化发酵工艺的显著性参数，利用最陡爬坡试验确定显著性参数的合理控制范围；S2，选择同步糖化发酵工艺参数；S3，同步糖化发酵试验；S4，利用软件统计分析和PB试验设计确定出影响同步糖化发酵效果的显著性因素；再通过最陡爬坡试验，确定中心组合设计中各显著因素中心点及步长；并通过中心复合设计完成各显著性因素之间的交互作用并建立同步糖化发酵工艺参数的响应面模型。该模型除了可以预测生产装置发酵情况，还可以利用模型数据优化工艺参数实现降低生产运行成本的目的。