優(yōu)化設(shè)計論文全文(5篇)

1.總體方案設(shè)計優(yōu)化

結(jié)構(gòu)優(yōu)化的概念較早就已經(jīng)提出。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的任務(wù)在于對結(jié)構(gòu)方式和外形尺寸等因素做參考進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。計算工作量較大，在計算機(jī)完全替代人工計算后，使這種方法的應(yīng)用逐步變得廣泛。我們把系統(tǒng)的設(shè)計限制來作為優(yōu)化設(shè)計的束條件，將設(shè)計變量以及性能變量的一組不等式表示了出來，將可以反映設(shè)計要求的數(shù)值作為目標(biāo)的函數(shù)，運用數(shù)學(xué)的方法和手段得到了滿足全部條件且使目標(biāo)函數(shù)為最佳的設(shè)計變量。這既是總體的設(shè)計優(yōu)化方案思路也是該設(shè)計的精髓。

針對不同的設(shè)計問題，其最優(yōu)設(shè)計程序通常是基本相同的，首先應(yīng)當(dāng)了解結(jié)構(gòu)的技術(shù)以及使用的要求，完成基本布局。此后再用一組設(shè)計變量來表述結(jié)構(gòu)的尺寸以及物理性能等變量，此后可以寫出關(guān)于設(shè)計變量的荷載函數(shù)。并能夠建立起結(jié)構(gòu)分析的方法，最終形成設(shè)計變量的一種約束方程，也可以說對設(shè)計變量值進(jìn)行限制。在完成最優(yōu)化方案之前，應(yīng)當(dāng)用公式來給出一個判別指標(biāo)，也就是目標(biāo)函數(shù)作為設(shè)計變量的函數(shù)。使之最小的一組設(shè)計變量也將成為為最優(yōu)方案。

2.減速器齒輪箱體的優(yōu)化設(shè)計

本論文的優(yōu)化目的在于在齒輪箱結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度和剛度的基礎(chǔ)上，進(jìn)行減輕重量，并完成合理均勻分布應(yīng)力的優(yōu)化工作。我們提出的優(yōu)化具體設(shè)計為：

第一步，針對結(jié)構(gòu)確定設(shè)計方案，并通過CAD軟件進(jìn)行建模。

第二步，通過CAD軟件和有限元分析軟件的連接傳遞到有限元分析軟件中，并獲得相關(guān)的應(yīng)力以及位移等參數(shù)。

1、使用ICA進(jìn)行彈簧參數(shù)優(yōu)化

1.1ICA尋優(yōu)的一般過程

與其他優(yōu)化算法類似，ICA開始于在搜索空間內(nèi)隨機(jī)生成的一定數(shù)目的初始解。每一個初始解都被稱為一個國家，由優(yōu)化問題目標(biāo)函數(shù)來評價這些國家的優(yōu)劣程度。其中一定數(shù)目的最優(yōu)秀的國家被視為帝國主義國家，其他國家被視為殖民地國家，并且被隨機(jī)分配給帝國主義國家,一個帝國主義國家及其下屬的殖民地國家組成一個帝國集團(tuán)。在分配殖民地國家給帝國主義國家時，每個帝國主義國家分配到的殖民地國家的數(shù)目與它的優(yōu)秀程度成正比。如果某殖民地國家向帝國主義國家移動后，其新位置比帝國主義國家更優(yōu)秀，則需要互換該殖民地國家和帝國主義國家的位置。各個帝國集團(tuán)之間會以競爭的形式爭奪殖民地國家，從而壯大自身的勢力。該過程如下：首先，計算每個帝國集團(tuán)的總勢力（該集團(tuán)中帝國主義國家的勢力與所有殖民地國家勢力的平均值的一部分之和），然后，當(dāng)前勢力最弱的帝國內(nèi)部的最弱的殖民地國家將被置為自由狀態(tài)；所有的帝國集團(tuán)通過競爭來獲取該自由殖民地國家。勢力越大的帝國集團(tuán)，成功率也越大。隨著競爭過程不斷進(jìn)行，勢力強(qiáng)的帝國集團(tuán)占有越來越多的殖民地國家，而勢力弱的帝國集團(tuán)逐漸失去其所有的殖民地。最終，失去所有殖民地國家的帝國集團(tuán)將被覆滅。當(dāng)算法迭代一定的次數(shù)之后，將只剩下一個帝國，該帝國中的帝國主義國家所代表的解即為算法找到的最優(yōu)解。

1.2約束處理辦法

ICA算法是針對無約束問題設(shè)計的，用來優(yōu)化彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)時，必須對問題中的約束條件進(jìn)行處理。在此，我們假設(shè)每個可行解都要優(yōu)于任何非可行解，人為賦予非可行解更大的目標(biāo)函數(shù)值,同時假設(shè)違背約束條件越多的國家，其代表的解也越劣。在算法迭代過程中，檢測每個國家與前述約束條件的符合程度。假設(shè)某個國家違背了N個約束，則將該國家的目標(biāo)函數(shù)值設(shè)定為N*Mnumber.這里，Mnumber為一個數(shù)值很大的數(shù)，在我們的實驗中，取99999。

2、求解實驗及結(jié)果分析

為了檢驗本文提出的方法的可行性，并與其他方法進(jìn)行對比，我們選用了文獻(xiàn)中的算例進(jìn)行優(yōu)化計算實驗和分析。算法程序在MATLAB環(huán)境下運行。初始國家數(shù)目設(shè)置為200，初始帝國數(shù)目設(shè)置為3，最大迭代次數(shù)設(shè)置為400次。對于片數(shù)為3和4兩種情況，分別進(jìn)行20次實驗。由于文獻(xiàn)中并未提供[σ]1和[σ]2的值。鋼板彈簧片數(shù)取為3時，采用ICA算法得到的結(jié)果要優(yōu)于文獻(xiàn)中的結(jié)果，彈簧質(zhì)量減少了約2.4%，同時，兩種算法得到的應(yīng)力[σ]2大致相等，但I(xiàn)CA得到的應(yīng)力[σ]1降低了約23.2%；當(dāng)鋼板彈簧片數(shù)取為4時，文獻(xiàn)中給出的參數(shù)結(jié)果并不能滿足應(yīng)力[σ]2的約束要求，而本文的結(jié)果滿足許可應(yīng)力的要求。同時根據(jù)文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)，原設(shè)計中彈簧質(zhì)量為40.9kg，本文得到的結(jié)果為35.3363kg，比原設(shè)計減少了13.6%。

1摩根高速線材打捆機(jī)現(xiàn)狀及存在的問題

（1）鉸制器用鉸直輪材料抗磨強(qiáng)度低，造成打捆線表面質(zhì)量及直線度差，打捆線因回抽而無法完成打捆。

（2）四臺線道小車通過中心板連接在一起，通過液壓缸的帶動來完成打捆線的穿線工作，由于長時間的運行，1#打捆機(jī)4#線道由于重力作用小車容易發(fā)生下沉變形，線道小車底部滑道與支撐輥之間脫離，支撐輥無法起到支撐作用，從而造成液壓缸活塞桿在前移的過程中由直線運動變?yōu)閽佄锞€運動，活塞桿前端下沉疲勞折斷產(chǎn)生故障時間。并且由于線道小車下沉，造成打捆頭與線道小車穿線困難，造成打捆機(jī)頂線或送線不到位。

（3）線道內(nèi)打捆線的傳送運行靠深溝球軸承支撐傳動，因此線道內(nèi)球軸承用量較多，每臺線道小車用量約400盤，摩根打捆機(jī)所用軸承型號為6301，由于軸承直徑小，承載能力差，并且由于打捆線在穿線過程中的沖擊作用，軸承損壞頻繁，并且由于數(shù)量多并且軸承在線道內(nèi)部，當(dāng)軸承損壞時很難進(jìn)行更換，造成打捆線回抽，影響車間的生產(chǎn)。

（4）各線道處常開翻板導(dǎo)槽用橡膠彈簧使用壽命短，當(dāng)彈簧失效或彈簧座開焊的時候造成翻板關(guān)閉不嚴(yán)，打捆線回抽，更換橡膠彈簧或彈簧支座需要拆卸導(dǎo)槽用時較多。

2解決方案的確定

摩根公司經(jīng)過幾年的研究并且結(jié)合用戶在使用過程中提出的不足，對現(xiàn)在生產(chǎn)的打捆機(jī)進(jìn)行了部分的改造，如升降臺的升降采用了曲柄連桿結(jié)構(gòu)，由液壓缸來帶動升降曲柄的運行從而帶動升降臺的運行；弧形導(dǎo)衛(wèi)與雙線導(dǎo)槽設(shè)計成一體結(jié)構(gòu)，并且將扭簧采用圓柱螺旋壓縮彈簧代替。但若對摩根公司早期線材打捆機(jī)進(jìn)行升級改造，升級費用較高，僅單臺升級備件費用就高達(dá)48萬，并且即使升級改造后因新舊線道的兼容性差，使用故障率較高。這就需要有針對性的優(yōu)化設(shè)計來消除設(shè)計缺陷形成的隱患，確保打捆機(jī)的穩(wěn)定生產(chǎn)。經(jīng)對打捆機(jī)的認(rèn)真研究以及對打捆機(jī)各類故障的分析，形成了以下優(yōu)化設(shè)計思路。

1加強(qiáng)施工階段的低碳優(yōu)化控制

1.1積極使用高新施工設(shè)備

當(dāng)前我國的機(jī)械制造業(yè)和發(fā)達(dá)國家相比還存在較大差距，我國在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的設(shè)計和制造方面與世界先進(jìn)國家相比，落后了近二十年，燃油經(jīng)濟(jì)水平、平均能源利用率等各項標(biāo)準(zhǔn)也都落后于西方發(fā)達(dá)國家，這種情況在一定程度上對我國的低碳公路建設(shè)產(chǎn)生了負(fù)面影響，所以，在道路的施工過程中我們要加強(qiáng)高新技術(shù)施工設(shè)備的應(yīng)用，同時，還要加強(qiáng)對其耗油量、燃料使用率等各項參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)評估，一旦發(fā)現(xiàn)有不符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，一定要第一時間對其進(jìn)行維修保養(yǎng)，如果依然滿足不了運行需求，必須及時替換掉，積極使用高新技術(shù)環(huán)保的設(shè)備繼續(xù)開展作業(yè)。

1.2施工過程中積極應(yīng)用新型環(huán)保材料

隨著人們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，公路建設(shè)領(lǐng)域也研發(fā)了很多低碳環(huán)保材料，其中溫拌瀝青混合料、瀝青路面再生等新型材料表現(xiàn)最為明顯。溫拌瀝青混合料是一種拌和溫度介于熱拌瀝青和冷拌瀝青之間，但是其性能卻能夠達(dá)到或接近熱拌瀝青混合料的環(huán)保型瀝青混合料。溫拌瀝青混合料技術(shù)能夠在很大程度上節(jié)約燃料油，減少有害氣體地排放。

1.3制定科學(xué)合理的公路施工方案

在進(jìn)行道路施工之前，設(shè)計規(guī)劃人員要制定出科學(xué)合理的施工方案，為公路的低碳環(huán)保提供保障。具體可以從路基設(shè)計、坡度設(shè)計、防雨水沖刷設(shè)計等方面入手，此外，還要科學(xué)合理安排借土棄土的位置，合理地選擇砂石料供應(yīng)商，從而提高工作效率。

第一篇

一、雙曲拱壩體形設(shè)計條件的特點

每個工程的先前設(shè)計和施工，都要先考慮到建設(shè)環(huán)境，如施工區(qū)的地形、氣溫、運行等，以下將對這些環(huán)境因素進(jìn)行分析：

（1）地形：雙曲拱壩的建設(shè)地形為V字形，兩岸地基基本對稱，而地形的坡度均為50°左右。

（2）氣溫：經(jīng)過多年的觀察發(fā)現(xiàn)，拱壩建設(shè)區(qū)域位置的常年氣溫均在18℃左右，當(dāng)然，不包括特殊情況，在每年的8月份氣溫達(dá)到最高，在28℃左右；每年1月份氣溫達(dá)到最低，在0℃左右；年度溫差較大。

二、雙曲拱壩體形優(yōu)化設(shè)計

1．體形優(yōu)化程序在對雙曲拱壩的設(shè)計時，為了確保拱壩優(yōu)化設(shè)計的正確合理，對優(yōu)化設(shè)計方案進(jìn)行比較，并采用中國水利水電科學(xué)研究院材料所編制的ADASO拱壩體形優(yōu)化程序和浙江大學(xué)水工結(jié)構(gòu)研究所編制的ADAO拱壩體形設(shè)計程序進(jìn)行優(yōu)化計算。