检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2016年第10期52卷 142-149页

作者：吕晓江谷先广王国荣周大永刘卫国浙江吉利汽车研究院有限公司浙江省汽车安全技术研究重点实验室杭州311228 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 合肥工业大学机械与汽车工程学院合肥230009

当行人与车辆发生碰撞时,车身最前端的部件将直接与行人下肢腿部发生接触,其设计是满足行人下肢保护要求的关键。然而针对传统要求的基于刚性腿型行人保护车辆前结构设计方法,在应对柔性腿型行人保护要求已呈现明显的局限性。为了提高... 详细信息

当行人与车辆发生碰撞时,车身最前端的部件将直接与行人下肢腿部发生接触,其设计是满足行人下肢保护要求的关键。然而针对传统要求的基于刚性腿型行人保护车辆前结构设计方法,在应对柔性腿型行人保护要求已呈现明显的局限性。为了提高保险杠结构的柔性腿型保护功能,结合试验设计技术、组合近似建模技术、多目标优化算法和可靠性分析方法,以行人腿部的伤害值最低为优化目标,对车辆前端结构参数进行可靠性优化设计并对优化结果进行试验验证。研究结果表明:优化后的车辆前端结构与原设计相比,行人柔性腿型保护功能得到明显提高,为车辆前端结构的设计与开发提供有效的参考。

关键词：行人保护柔性腿型组合近似模型可靠性优化

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组合近似模型方法研究及其在轿车车身轻量化设计的应用

组合近似模型方法研究及其在轿车车身轻量化设计的应用

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作者：潘锋上海交通大学

学位级别：博士

随着有限元技术的迅速发展,基于仿真的工程设计与优化已经广泛地应用到复杂工程产品设计中。以汽车工业为例,减轻汽车重量以实现节能减排是汽车工业发展的核心问题,新能源汽车与传统汽车都迫切需要轻量化。轿车车身轻量化设计必须满足... 详细信息

随着有限元技术的迅速发展,基于仿真的工程设计与优化已经广泛地应用到复杂工程产品设计中。以汽车工业为例,减轻汽车重量以实现节能减排是汽车工业发展的核心问题,新能源汽车与传统汽车都迫切需要轻量化。轿车车身轻量化设计必须满足碰撞安全、刚度和模态以及NVH(振动、噪声、舒适性)等要求,是多学科、多参数、多约束的复杂系统优化问题。实际轻量化设计中,针对碰撞安全、振动噪声等结构强非线性能响应,直接通过有限元分析开展优化很难满足现代车身设计与开发的要求,利用近似模型拟合或预测结构性能响应以代替有限元仿真是国内外研究的前沿与热点,可以减少优化过程的计算量,提高优化效率。尽管基于近似模型的优化方法被认为是解决复杂工程设计问题的最有效途径之一,但工程实践中仍存在很多不足,易引起轻量化设计方案失效。本文对近似模型的关键技术进行研究,提出了组合近似模型的构造方法,为车身结构性能响应的拟合提供精度更高的近似模型建模方法;建立了面向组合近似模型的序贯采样策略,进一步改善模型全局精度;分析了约束函数的近似模型修正方法,保证近似解的实际约束可行性;形成了基于组合近似模型的车身轻量化设计方法,将其应用于新能源轿车车身轻量化设计。主要研究工作及结论如下: (1)组合近似模型建模方法研究研究单一近似模型(如多项式响应面、径向基函数、Kriging和支持向量回归等)的预测能力,提出了基于交叉验证误差均值和方差的权系数计算方法,通过加权叠加构建组合近似模型,研究了组合近似模型的适用范围,并分析单一近似模型个数对组合近似模型精度的影响。通过大量测试函数和工程算例表明,该权系数计算方法在预测精度方面具有比已有组合近似模型构造方法和单一近似模型更为明显的优势,且当单一近似模型数量保持在3～5个时,组合近似模型的预测能力最好,非常适用于小样本条件下具有高维强非线性特征的车身结构性能响应的近似建模。 (2)组合近似模型的序贯采样策略研究基于上述组合近似模型,从单一近似模型预测能力的差异性出发,提出了表征组合近似模型拟合不确定的评价指标——加权标准偏差,验证了该指标与组合近似模型实际误差存在较高的相关性。建立了基于加权标准偏差的组合近似模型序贯采样策略,在拟合不确定较大区域增加样本点逐步提高模型全局精度。通过数值算例和汽车耐撞性问题验证该策略的可行性,能有效指导组合近似模型的迭代更新,为后续车身轻量化设计提供高精度的近似模型。 (3)面向约束优化的近似模型修正方法研究建立了基于安全裕量的约束函数组合近似模型修正方法,利用交叉验证误差的累计分布函数计量化给定保守度水平下的安全裕量值,使近似解满足实际约束可行性。提出了面向自适应循环优化的保守度水平序列更新策略,合理降低安全裕量值。通过基于耐撞性的车身前部结构轻量化案例,证明了结合组合近似模型、安全裕量和保守度水平序列更新策略开展车身轻量化设计可以在少量循环内快速获得能够满足约束条件要求、具有更小目标值的轻量化方案,具有很好的工程应用价值。 (4)基于组合近似模型的轿车车身轻量化方法研究与工程应用综合组合近似模型及其序贯采样策略、约束函数近似模型修正方法,对轿车车身轻量化设计方法进行研究。提出了基于组合近似模型的车身轻量化设计总体框架及具体流程。以某新能源轿车车身为对象,开展了考虑多种碰撞形式(正面全宽碰撞、正面偏置碰撞、侧面碰撞和追尾碰撞)、车身刚度和模态以及NVH等性能的车身轻量化设计应用研究,验证了基于组合近似模型的车身轻量化设计方法的可靠性。本文针对轿车车身设计的多学科、多参数、多约束的复杂系统优化问题,对组合近似模型及其序贯采样策略、约束函数近似模型修正方法进行了研究,目的在于建立更适用于车身强非线性结构性能响应的近似模型以及保证近似优化解的实际工程可行性,为开展轿车车身轻量化设计提供准确、可靠的数学模型基础,指导和完善轻量化车身开发流程,促进我国汽车轻量化设计能力的提高。

关键词：轿车车身轻量化结构性能组合近似模型序贯采样安全裕量优化设计

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组合近似模型在小水线面双体船应力预测中的应用

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舰船科学技术 2017年第7期39卷 15-18页

作者：舒乐时胡翩刘聪蔚周涛涛许辉蒋平华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074 中国舰船研究设计中心湖北武汉430063

小水线面双体船受海浪冲击时结构应力的准确预测对保证航行安全具有重要意义。采用有限元软件进行应力的数值仿真需要花费巨大的时间成本,构建近似模型成为解决这一问题的有效途径。由于样本点有限,当选择不适当的近似模型时难以保证近... 详细信息

小水线面双体船受海浪冲击时结构应力的准确预测对保证航行安全具有重要意义。采用有限元软件进行应力的数值仿真需要花费巨大的时间成本,构建近似模型成为解决这一问题的有效途径。由于样本点有限,当选择不适当的近似模型时难以保证近似模型精度,组合近似模型(EMs)技术能避免选择单一近似模型的不足和缺陷。本文采用组合近似建模技术预测小水线面双体船在受海浪冲击时的最大结构应力,并与单一近似模型预测精度进行比较,结果表明,组合近似模型的精度更高,能够有效预测最大结构应力,具有较大的工程实用价值。

关键词：小水线面双体船单一近似模型组合近似模型应力预测建模精度

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组合近似模型预测设计方法及应用研究

组合近似模型预测设计方法及应用研究

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作者：孙杨大连理工大学

学位级别：硕士

产品预测设计技术是随着科学技术发展和计算机仿真技术的广泛应用而发展起来的一门新兴的科学技术。预测设计技术的核心是在产品设计过程中建立预测模型,对其各项性能进行预测。以往机械产品预测设计模型的建立,主要以CAE为依托,利用相... 详细信息

产品预测设计技术是随着科学技术发展和计算机仿真技术的广泛应用而发展起来的一门新兴的科学技术。预测设计技术的核心是在产品设计过程中建立预测模型,对其各项性能进行预测。以往机械产品预测设计模型的建立,主要以CAE为依托,利用相关的CAE软件对产品进行仿真分析,得到仿真设计模型,用于指导试制样件。然而对于复杂产品,将仿真设计模型用于预测设计不仅计算复杂、耗时昂贵,而且较难使用智能优化方法进行优化设计。近年来,通过众多学者的研究,近似模型技术可以有效地简化复杂系统或者复杂产品的设计过程,节约CAD/CAE仿真昂贵的计算成本,并且可以方便的应用启发式算法,达到优化设计的目的,对现代机械产品的研发有重要的指导意义和借鉴意义。然而,使用近似模型建立预测设计模型时依然面临很多问题,对于昂贵仿真得到的有限样本,近似模型类型的选择原则、近似模型的精度和近似模型优化结果的可行性,仍然是一个艰巨的课题。为此,本文以国家重点基础项目研究基金(No.A0920131001)和兵器工业集团某所的军工项目(No.20140661)为研究背景,研究特种车辆部件的设计问题,提出一种组合近似模型预测设计方法,并且考虑机械设计中的保守预测,进而将两者结合。本文的主要工作主要包括以下三个方面：(1)提出一种组合近似模型方法。对复杂工程问题建立预测设计模型时,不再单一的使用一种近似模型,而是使用近似模型集。将进化多Agent策略引入组合近似模型,实现对基本近似模型自身参数的进化,最小化拟合过程中的均方根误差,得到基本近似模型的权值,进而将他们组合,形成组合近似模型。分析函数和工程实例实验表明,该组合近似模型具有更好的预测精度和鲁棒性。(2)提出一种保守近似模型预测设计方法。在建立近似预测设计模型时,引入安全裕度,保守地预测产品结构分析中的最大应力、使用寿命等相关性能,从而保证了优化设计结果的可行性。使用交叉验证法根据具体问题需要的保守水平,设计相应的安全裕度。提出一种小样本处理技术,并且使用组合近似模型拟合误差累积分布函数,得到基于组合近似模型的保守近似模型预测设计方法。分析函数和工程实例实验表明,在指定保守水平时,本方法预测结果具有较好的精度。(3)基于上述研究成果,构建了特种车辆型号研制预测设计平台,有效管理车辆部件研发过程中的设计数据、仿真数据和试验数据。集成组合近似模型预测设计系统,进行数据分析预测研究,为实现预测设计和优化设计提供数据支撑。以某车型驱动桥壳的预测设计为例,验证了基于本文方法的预测设计平台的有效性。本文课题以基于数据驱动的特种车辆零部件预测设计为研究背景,给出一种进化多Agent组合近似模型和保守预测设计方法。本文方法有助于车辆零部件新型号的设计,期望能够为复杂机械产品的研发提供技术支持和理论依据。

关键词：组合近似模型预测设计车辆部件设计进化多Agent 保守预测

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组合近似模型的置信区间预测方法及工程应用

组合近似模型的置信区间预测方法及工程应用

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作者：彭玉童华中科技大学

学位级别：硕士

近似模型已被广泛用于工程产品设计过程中对数值仿真模型进行近似替代,以减少昂贵的仿真分析成本,提高设计效率。其中,能充分利用不同单一近似模型优点的组合近似建模技术,可以避免选择不合适的近似模型,在不增加计算成本的情况下提升... 详细信息

近似模型已被广泛用于工程产品设计过程中对数值仿真模型进行近似替代,以减少昂贵的仿真分析成本,提高设计效率。其中,能充分利用不同单一近似模型优点的组合近似建模技术,可以避免选择不合适的近似模型,在不增加计算成本的情况下提升近似模型的预测精度。然而,利用有限样本点建立的组合近似模型具有预估不确定性,可能导致所设计的产品性能无法满足设计要求。因此,如何准确量化组合近似模型的预估不确定性,并构建预测响应的置信区间,是组合近似模型成功应用于工程产品设计的关键。因此,本文围绕组合近似模型预估不确定性量化方法及其在工程产品设计中的应用展开了研究,具体研究内容如下:(1)比较了目前常用的近似模型预估不确定性量化方法,通过数值算例分析了在不同问题维度、样本点数量、采样方法以及噪声水平等因素的影响下,不同方法的量化结果与组合近似模型真实误差的贴近程度。结果表明,当设计空间为一维或二维时,加权标准偏差指标能很好的评估组合近似模型的预估误差,而当设计空间大于二维时,留一误差指标则表现最优。(2)提出了一种基于预估不确定性的组合近似模型置信区间预测方法,用于估计预测值的置信区间,为设计决策提供必要的参考信息。该方法充分考虑加权标准偏差和留一误差两种预估不确定性量化指标的性能特点,根据问题维度分段计算组合近似模型预测响应的置信区间。随后采用不同数值算例对所提出方法的性能进行测试,结果表明该方法能准确估计组合近似模型的置信区间。(3)将提出的基于预估不确定性的组合近似模型置信区间预测方法应用于仿生网性能的快速预测。本文构建了仿生网有限元模型,并搭建模拟水箱试验平台进行小尺度仿生网模型的试验,验证了仿真模型的准确性。随后利用所提出的方法预测了不同浮球大小、机器人质量与来流速度下的仿生网性能响应。结果表明,所构建组合近似模型的预测响应的相对误差小于5%,且置信区间能够很好地包络真实值的变化范围,验证了所提出方法的工程适用性。

关键词：组合近似模型不确定性量化置信区间仿生网性能预测

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基于组合近似模型的商用车驾驶室正碰安全性优化

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武汉理工大学学报 2020年第10期42卷 88-97页

作者：冯维宋燕利洪晴岚苏建军柳泽阳李永清武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉430070 武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心武汉430070 武汉理工大学湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心武汉430070 湖北省齐星汽车车身股份有限公司随州441300

相较于乘用车,商用车重量大、碰撞能量大,驾驶室前部缺少足够的吸能区,乘员生存空间极易受到挤压,正碰安全性优化十分必要。在现有的研究中,往往通过大量采点构造单一近似模型,来优化驾驶室碰撞安全性。提出将极限学习机模型与响应面、... 详细信息

相较于乘用车,商用车重量大、碰撞能量大,驾驶室前部缺少足够的吸能区,乘员生存空间极易受到挤压,正碰安全性优化十分必要。在现有的研究中,往往通过大量采点构造单一近似模型,来优化驾驶室碰撞安全性。提出将极限学习机模型与响应面、径向基神经网络、支持向量回归模型组合,并引入遗传算法匹配4个模型的权系数。采用上述组合近似模型,结合多目标优化算法,以生存空间尺寸和驾驶室质量为优化目标,在厚度和材料的混合变量空间下寻优。结果表明:组合近似模型精度整体上高于单一近似模型,优化后驾驶室的正碰生存空间显著增大,在正碰、顶压与后推3种工况下的安全性均符合国家标准的要求,同时总体减重7.68kg。

关键词：商用车驾驶室碰撞安全性组合近似模型多目标优化

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基于组合近似模型的汽车结构耐撞性优化设计

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2020年第4期43卷 443-449页

作者：姜平鲍娣夏梁谢有浩合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽合肥230009 安徽猎豹汽车有限公司安徽滁州239064

为提高某车型前端结构的耐撞性,文章基于正面40%偏置碰撞工况对其进行了优化设计。优化过程中,使用组合近似模型拟合变量与响应之间的关系,实现了对响应的高精度预测;使用非支配排序多目标遗传算法Ⅱ(non-dominated sorting multi-objec... 详细信息

为提高某车型前端结构的耐撞性,文章基于正面40%偏置碰撞工况对其进行了优化设计。优化过程中,使用组合近似模型拟合变量与响应之间的关系,实现了对响应的高精度预测;使用非支配排序多目标遗传算法Ⅱ(non-dominated sorting multi-objective genetic algorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)获得该优化问题的帕累托(Pareto)前沿,并在确定性优化设计的基础上进一步考虑了汽车工艺参数在工程实际中的不确定性,从而对其进行可靠性优化设计;最后对可靠性优化方案进行了有限元仿真验证。仿真结果表明,通过可靠性优化设计,优化的部件质量减小,整车吸能得到有效提升,同时B柱下方的峰值加速度和防火墙侵入量也满足了可靠度要求。

关键词：轻量化组合近似模型正面40%偏置碰撞可靠性优化设计

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基于组合近似模型的高速列车悬挂系统参数多目标优化

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机械设计 2024年第12期41卷 46-54页

作者：杜向军武福杨喜娟李忠学陈集旺兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃兰州730070

高速列车悬挂系统参数与其动力学性能密切相关,对悬挂系统参数进行多目标优化可以有效改善其动力学性能。根据Pearson相关性对各悬挂系统参数与动力学性能之间的相关性,联合采用层次分析法和模糊综合评价法识别出与动力学性能相关性最大... 详细信息

高速列车悬挂系统参数与其动力学性能密切相关,对悬挂系统参数进行多目标优化可以有效改善其动力学性能。根据Pearson相关性对各悬挂系统参数与动力学性能之间的相关性,联合采用层次分析法和模糊综合评价法识别出与动力学性能相关性最大的4个悬挂系统关键参数。以4个关键参数作为设计变量,构建面向脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、舒适度指标及非线性临界速度的克里金(Kriging)近似模型、径向基神经网络(RBF)近似模型和2阶响应面(RSM)近似模型,根据K折交叉验证法计算3种单一近似模型的权重系数后,将3种近似模型根据权重系数拟合成高速列车动力学性能指标的组合近似模型,并对组合近似模型进行精度评价。把组合近似模型作为目标函数,脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、舒适度指标及非线性临界速度作为目标响应,选取NSGA-Ⅱ优化算法对悬挂系统参数进行寻优。优化结果表明,最优解对5个动力学性能指标的优化率都达到10%以上,很好地改善了高速列车动力学性能。

关键词：组合近似模型关键参数识别 K折检查验证多目标优化悬挂参数

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EW组合近似模型在概念铝车架断面轻量化设计中的应用

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现代制造工程 2020年第4期 126-134页

作者：王哲阳王震虎张松波李皓李落星湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 重庆长安汽车欧尚研究院重庆400023

首先提出一种组合近似模型的建立方法——EW法,并将其用于铝合金车架弯、扭刚度和弯、扭模态性能的预测中,对比其与另外3种单一近似模型Kriging、RBF、RSM以及两种组合近似模型EI、EG的预测性优劣,结果表明,采用EW法建立的近似模型在组... 详细信息

首先提出一种组合近似模型的建立方法——EW法,并将其用于铝合金车架弯、扭刚度和弯、扭模态性能的预测中,对比其与另外3种单一近似模型Kriging、RBF、RSM以及两种组合近似模型EI、EG的预测性优劣,结果表明,采用EW法建立的近似模型在组合近似模型中有最高的预测精度与预测稳定性,且与单一近似模型RBF在具有相近预测稳定性的情况下比较,弯曲刚度、扭转刚度、弯曲模态及扭转模态预测精度R 2的均值分别高出1.33%、0.50%、1.76%和4.97%,RMAE的均值分别减小56.3%、58.0%、41.0%和25.6%。基于上述分析,选择预测能力最强的EW法建立组合近似模型,采用退火算法对概念铝车架断面尺寸进行轻量化设计,结果表明,在弯曲刚度和扭转刚度分别提升1.79%、2.67%,弯曲模态和扭转模态分别提升3.47%、1.04%的情况下,质量降低4.98 kg,轻量化效果明显。

关键词：组合近似模型概念模型铝合金断面优化轻量化设计

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面向海洋平台支持船的阻力组合近似模型构建

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船舶工程 2016年第2期38卷 18-22,42页

作者：李冬琴蒋志勇赵欣江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003 江苏现代造船技术有限公司江苏镇江212003

为了获得更为精确合理的近似模型,在多项式响应面、RBF径向基函数和Kriging三种单一近似模型的基础上构建组合近似模型以实现响应拟合,并以数值函数为例验证组合近似模型的准确性与适用性。以海洋平台支持船的总阻力为研究对象,采用多... 详细信息

为了获得更为精确合理的近似模型,在多项式响应面、RBF径向基函数和Kriging三种单一近似模型的基础上构建组合近似模型以实现响应拟合,并以数值函数为例验证组合近似模型的准确性与适用性。以海洋平台支持船的总阻力为研究对象,采用多种试验分析方法进行取样,根据样本点及阻力响应值完成了组合近似模型的构建,并与模型试验及其单一近似模型进行对比分析。研究结果表明,与单一近似模型相比,组合近似模型所得的阻力响应值更接近模型试验结果,能够有效提高计算精度与设计效率,在海洋平台支持船的初步设计中具有较大的应用价值。

关键词：海洋平台支持船组合近似模型单一近似模型

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