基于响应面法的板料成形工作模面几何参数优化

阐述了以响应面法建立板料成形参数与有限元模拟结果的代理模型的基本原理;介绍了板料成形中的设计变量、目标函数、约束条件,多目标优化的处理方法;基于响应面法.以汽车后桥悬架内板零件为研究对象,成形后最小板料厚度为优化目标,成形极限图为约束条件,建立了模面几何参数优化模型;对模面几何参数进行优化并获得最优参数组合;以最优几何参数组合进行了实际的冲压试验,验证了优化结果.     

基于响应面法的旋流泵优化设计

以旋流泵最高效率、高效区范围及在小流量区的扬程-流量曲线稳定性为目标函数,先采用Plackett-Burman试验设计筛选结构参数,并根据结构参数对目标函数的影响将其划分为3个等级:显著因素、次显著因素和非显著因素;再由中心复合设计和Box-Behnken设计及响应面分析确定各级结构参数的最优设计点.该方法以CFD计算结果为基础,构造旋流泵的结构参数与多目标函数的响应面近似模型,分析了结构参数间的交互效应.对最优设计点的泵进行了试验研究,试验结果与CFD计算值吻合,在设计工况下效率的相对误差为4.89％,且较优化前的模型在性能上有明显改善,表明基于试验设计和响应面法可用于旋流泵的优化设计.     

基于响应面法的棉秆压捆试验研究

针对棉秆压缩打捆密度低、压缩打捆装备可靠性差等问题,采用设计的棉秆压捆试验平台,将棉秆含水率、棉秆切断长度、棉秆喂入量和压缩活塞压缩频率作为试验因素,以压缩活塞端面压力、压缩室压力和棉秆压捆密度作为试验性能指标进行棉秆压缩打捆单因素和中心组合试验,建立各试验因素和试验性能指标之间的回归方程,确定各试验因素对性能指标的影响规律,并进行优化计算,对优化结果进行试验验证。结果表明:棉秆压缩打捆的最优组合为棉秆含水率30%,棉秆切断长度25 cm,棉秆喂入量2.15 kg/s,压缩活塞压缩频率110次/min,压缩活塞端面压力13.84 kN,压缩室压力3.36 kN,棉秆打捆密度145.83 kg/m~3,为棉秆压缩打捆机械的设计提供理论指导。     

矮化密植果园摇摆变量喷雾机参数响应面法优化

针对矮化密植果园作业特点,设计了一种具有多角度变速摇摆喷头功能的电力驱动果园喷雾机。基于Box-Behnken原理设计四因素三水平的中心组合试验,并结合响应面分析法研究了喷雾流量、喷雾距离、喷雾机行走速度和喷头摆动速度对雾滴分布均匀性的影响;以雾滴分布变异系数为响应值创建二次多项式模型,并利用软件Design-Expert 8.0对模型进行分析和优化,得到喷雾参数的最佳组合。结果表明：各因素对喷雾分布变异系数的影响大小顺序依次是：喷头摆动速度、喷雾距离、喷雾流量、喷雾机行走速度;喷雾参数的最佳组合为：喷雾流量375.20mL/min、喷雾距离1.72m、喷雾机行走速度0.14m/s、喷头摇摆速度16.19（°）/s,此时雾滴分布变异系数为11.471%。     

响应面法优化苹果真空冷冻干燥的工艺参数

为提高苹果真空冷冻干燥的单位时间内的生产率,针对其真空干燥工艺中3个主要干燥因素(干燥真空度、物料厚度和干燥温度),利用响应面分析法,对工艺参数进行优化.试验数据采用Design-Expert软件进行多元回归分析,建立了干燥因素与单位时间内生产率之间的函数模型.通过响应面分析,确定苹果的较佳真空干燥工艺条件为:干燥室真空度71.12Pa、物料厚度11.45mm、加热板温度35.35℃,在此优化干燥条件下苹果的单位时间内的生产率为107.2 g/(h·m2).     

基于响应面法对注塑工艺参数的优化

针对注塑过程中影响产品质量的工艺参数过多、难以选择合适参数提高产品质量的问题,提出了一种基于Taguchi试验设计和响应面法相结合的新型注塑模工艺参数优化筛选方法。以对合针槽为研究对象,选取模具温度、熔体温度、注射压力、填充时间、保压压力、保压时间、冷却时间为试验变量,产品质量以翘曲变形量和体积收缩率为响应变量,采用模糊映射法对响应变量进行综合评判,得到总评分,通过Taguchi试验筛选出对总评分影响程度最大的试验变量,再利用响应面法建立试验变量与响应变量的响应面模型,然后结合多目标遗传算法进行优化求解,最后代入Moldflow模流分析软件进行验证。结果表明,利用筛选后的试验变量建立的响应面模型是可靠的,对提高产品质量有效。     

温室摇摆式变量弥雾机喷雾参数响应面法优化

设计了具有喷头变速摇摆功能和自动进、排药功能的温室摇摆式变量弥雾机。为验证和优化喷雾机的施药效果,以喷雾流量、喷雾距离、喷雾机行走速度和喷头摆动速度为自变量,雾滴分布变异系数为响应值,根据Box-Behnken试验设计原理,采用四因素三水平响应面分析方法,并利用Design-Expert软件建立数学模型,对各因素及其交互作用进行分析。结果表明：4个因素的影响显著性由大到小依次为：喷头摆动速度、喷雾机行走速度、喷雾距离、喷雾流量;喷雾机的最佳喷雾参数为：喷雾流量185mL/min、喷雾距离2m、喷雾机行走速度8cm/s和喷头摆动速度5(°)/s,此时雾滴分布变异系数为1.632%。     

响应面法优化改性玉米粉的复合酶法制备工艺

本试验采用复合酶法制备改性玉米粉,以改性玉米粉的综合感官评分作为评价指标对复合酶法制备工艺进行优化。运用SAS软件及响应面法得到最佳工艺参数:恒定试验底物质量浓度0.5g/mL、中性蛋白酶质量分数0.12%和pH值6.5,将中性蛋白酶和一定质量分数的α-淀粉酶同时加入溶液,浸泡温度59.9℃、α-淀粉酶质量分数0.043%和酶解时间1.18h。     

基于响应面法的表冷器-风机集放热系统参数优化

为发挥表冷器-风机集放热系统的最佳性能,以提高热流量和性能系数(COP)为优化目标,选取空气-循环水的温度差（水气温差）、水流速和风速3个关键影响因素,分别进行了单因素和三因素三水平响应面优化试验。结果表明：在水流速和风速不变的条件下,热流量和性能系数随水气温差的增大而线性增大;在水气温差不变的条件下,热流量随水流速或风速的增大而增大,性能系数呈先增大后减小的趋势。由响应面法得出各影响因素对热流量影响由大到小依次为水流速、风速、水气温差,对性能系数影响由大到小依次为风速、水流速、水气温差;系统的优化调控参数为：风速1.91m/s、水流速1.23m/s、水气温差5.8℃,此时热流量为5.88kW,性能系数为4.9。说明响应面法用于优化表冷器-风机集放热系统调控参数可行。本研究为此类集放热系统高效、节能运行提供了一种参数调控优化方法。     

基于响应面法的马铃薯分选机参数优化及试验*

为减少马铃薯在分选过程中的跌落损伤,探讨分选机的工作条件对马铃薯跌落损伤的影响,以“荷兰15”马铃薯为试验材料,以马铃薯分选机的输送速度、剔除力、马铃薯的下落高度和含水率为试验因素,以马铃薯的跌落损伤等级为响应值,进行二次回归正交旋转试验,通过Design-Expert 8.0.6软件对试验结果畸形方差分析,并通过响应面探究各试验因素对马铃薯的跌落损伤等级的影响规律,确定马铃薯分选机的最佳工作参数。跌落试验结果表明:对马铃薯跌落损伤等级的影响程度主次顺序为马铃薯含水率、下落高度、输送速度、剔除力。当马铃薯输送速度为0.3 m/s,剔除力为15 N,下落高度为45 cm,含水率为75.36%时,在该参数组合下分选机对马铃薯跌落损伤等级最小。试验所得马铃薯的实际跌落损伤等级为0.84,该结果与马铃薯跌落损伤预测等级具有良好的拟合性。     

机器人工作空间求解的蒙特卡洛法改进

对机器人工作空间求解的蒙特卡洛法的基本原理、算法流程、适用范围等进行了研究,分析了蒙特卡洛法中随机点分布的不均匀性以及内部随机点和边界随机点的不同作用,并总结了立体工作空间随机点分层处理时引起的误差情况.针对传统算法边界处随机点分布不理想的问题,强调边界点的重要性,根据关节空间到工作空间映射的连续性,在先期搜索到的边界点的小邻域内重新生成随机点,从而有效改善了边界处随机点的分布状况,提高了边界点的精确度.针对立体工作空间随机点分层处理带来的误差,采用二次分层的方法,通过减小统计层厚度提高边界点的统计精度.大量的试验证明了算法的有效性.     

并联机器人可操作度分析的蒙特卡罗方法

对蒙特卡罗法生成的并联机器人工作空间上的随机点分布不均匀性进行了研究,基于多维随机变量函数的分布密度公式,推导出蒙特卡罗法生成的并联机器人工作空间点概率密度与雅可比行列式的关系式,建立了输出空间概率密度与并联机器入可操作度之间的关系.以平面两自由度5R并联机器人为研究对象,采用蒙特卡罗法分析了其工作空间上的可操作度,并根据工作模式将输入空间划分成4个子空间,指出了子空间交界处的逆向奇异性.仿真结果表明,蒙特卡罗法是分析并联机器人可操作度和逆向奇异的一种有效方法.     

蒙特卡罗法模拟射流泵内部流场的

主要介绍了如何建立二维抛物型齐次偏微分方程的一般形式的随机模型，用蒙特卡罗法对此射流泵的内部流动进行了数值计算，并和前人对射流泵的实验结果进行了比较，从计算的结果来看与实测值是基本吻合的，从而在用其它计算方法模拟的基础上，增加了一个崭新的方法来模拟射流泵的内部流场。     

乏信息材料布氏硬度测量不确定度蒙特卡罗评定

应用蒙转卡罗方法实现小样本材料布氏硬度测量不确定度的评定.依据测量误差源标定数据或布氏硬度测量结果两种数据处理途径,分析已知数据的概率分布特性,通过产生大样本量的随机数进行仿真,拓宽数据样本空间,进而分别依据不确定度合成和贝塞尔公式计算出乏信息材料布氏硬度测量不确定度.通过具体的测量实例验证了本方法的可行性.     

蒙特卡洛仿真法在尺寸及公差设计中的应用

通过对机械工程设计中所采用的几种尺寸及公差设计方法的对比分析,提出了应用蒙特卡洛仿真法进行尺寸及公差设计的新方法。探讨了采用该方法进行计算机模拟,解决三维尺寸及公差设计问题的实现方法。在尺寸及公差设计中,该方法简单、易行,而且可以获得高的计算精度。以机械零部件为例,详细说明了应用该方法进行三维尺寸及公差分析的过程,从而证明了该方法的有效性和实用性。     

用蒙特卡罗方法计算泵站前池泥沙淤积

为获得较好的流态,泵站前池中常设有整流底坎、导流墩、隔墩,泵站前池内的水流泥沙运动是一种复杂的三维运动。用标准稳态k-ε双方程二阶紊流封闭模型模拟泵站前池三维流场,在全面分析紊流场中泥沙颗粒受力的基础上,建立模拟泥沙颗粒运动的随机游动模型,并用蒙特卡罗直接模拟方法,计算泵站前池的泥沙淤积。实例计算表明,方法能够得到较为合理的泥沙淤积分布形态,且计算直观、简便、灵活。     

基于响应面分析法的香蕉茎秆纤维刮杂装置优化设计

为了优化香蕉茎秆纤维提取机刮杂装置部件结构,提高纤维提取质量,以刮杂装置的刀辊速度、刀片间距、定刀弧长为影响因子,采用响应面优化设计方法,建立了影响因子与纤维提取率之间的数学模型,确定了较优的参数组合。试验表明:当香蕉纤维提取机刮杂装置影响因子的实际参数为刀辊转速1 200r/min、刀片间距1 1 0 mm、定刀弧长5 0 mm时,纤维提取率平均可达到9 2.6%,符合优化目标及生产要求。研究结果可为植物纤维提取装置的研发和应用提供理论依据和思路。     

服役堤坝边坡稳定最危险滑动面的

根据结构可靠度基本原理和边坡稳定计算的瑞典法基本概念，不经过分条，直接建立和推广了堤坝边坡任意滑动面的稳定可靠性分析的极限状态方程，并给出了广义抗力和广义荷载效应的显式函数式；对于存在不同渗流情况下的计算，利用边坡稳定的确定性分析中替代容重概念，建立了考虑渗流作用下的边坡可靠度计算模型；利用蒙特卡罗模拟法编制了寻找最危险滑动面的程序，可计算分析服役堤坝的边坡稳定最大失效概率。计算例题表明，这种计算方法可行，而且可以方便地寻找到最危险滑动面以及对应的稳定可靠度分析中的最大失效概率，为服役堤坝的稳定可靠度计算提供了一种较简便和实用的方法。     

挤压式核桃破壳机参数优化试验

为了得到挤压式核桃破壳机的最佳工作参数,对破壳机进行了试验研究。选择对核桃破壳影响较大的含水率、弹簧刚度、挤压行程3个因素进行了单因素破壳试验,以此为基础进行了3因素3水平的响应面BoxBehnken破壳试验,分析了因素间的交互作用,建立了回归方程,并进行了验证试验。结果表明:影响破壳效果的因素主次顺序为含水率、弹簧刚度、挤压行程,含水率分别和弹簧刚度、挤压行程有交互作用;最佳工作参数为含水率21%、弹簧刚度15.3N/mm、挤压行程10mm。试验采用陕南商洛核桃,弥补了陕南核桃相关参数的空白,试验数据为核桃破壳机的设计和改进提供了理论依据。