優(yōu)化設(shè)計(jì)論文全文(5篇)

1.總體方案設(shè)計(jì)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(jì)的任務(wù)在于對(duì)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(jì)。計(jì)算工作量較大，在計(jì)算機(jī)完全替代人工計(jì)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(jì)限制來(lái)作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的束條件，將設(shè)計(jì)變量以及性能變量的一組不等式表示了出來(lái)，將可以反映設(shè)計(jì)要求的數(shù)值作為目標(biāo)的函數(shù)，運(yùn)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(jì)變量。這既是總體的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案思路也是該設(shè)計(jì)的精髓。

針對(duì)不同的設(shè)計(jì)問題，其最優(yōu)設(shè)計(jì)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(jì)變量來(lái)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(jì)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(jì)變量的一種約束方程，也可以說(shuō)對(duì)設(shè)計(jì)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(lái)給出一個(gè)判別指標(biāo)，也就是目標(biāo)函數(shù)作為設(shè)計(jì)變量的函數(shù)。使之最小的一組設(shè)計(jì)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(jì)

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(jì)為：

第一步，針對(duì)結(jié)構(gòu)確定設(shè)計(jì)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(gè)初始解都被稱為一個(gè)國(guó)家，由優(yōu)化問題目標(biāo)函數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)這些國(guó)家的優(yōu)劣程度。其中一定數(shù)目的最優(yōu)秀的國(guó)家被視為帝國(guó)主義國(guó)家，其他國(guó)家被視為殖民地國(guó)家，并且被隨機(jī)分配給帝國(guó)主義國(guó)家,一個(gè)帝國(guó)主義國(guó)家及其下屬的殖民地國(guó)家組成一個(gè)帝國(guó)集團(tuán)。在分配殖民地國(guó)家給帝國(guó)主義國(guó)家時(shí)，每個(gè)帝國(guó)主義國(guó)家分配到的殖民地國(guó)家的數(shù)目與它的優(yōu)秀程度成正比。如果某殖民地國(guó)家向帝國(guó)主義國(guó)家移動(dòng)后，其新位置比帝國(guó)主義國(guó)家更優(yōu)秀，則需要互換該殖民地國(guó)家和帝國(guó)主義國(guó)家的位置。各個(gè)帝國(guó)集團(tuán)之間會(huì)以競(jìng)爭(zhēng)的形式爭(zhēng)奪殖民地國(guó)家，從而壯大自身的勢(shì)力。該過程如下：首先，計(jì)算每個(gè)帝國(guó)集團(tuán)的總勢(shì)力（該集團(tuán)中帝國(guó)主義國(guó)家的勢(shì)力與所有殖民地國(guó)家勢(shì)力的平均值的一部分之和），然后，當(dāng)前勢(shì)力最弱的帝國(guó)內(nèi)部的最弱的殖民地國(guó)家將被置為自由狀態(tài)；所有的帝國(guó)集團(tuán)通過競(jìng)爭(zhēng)來(lái)獲取該自由殖民地國(guó)家。勢(shì)力越大的帝國(guó)集團(tuán)，成功率也越大。隨著競(jìng)爭(zhēng)過程不斷進(jìn)行，勢(shì)力強(qiáng)的帝國(guó)集團(tuán)占有越來(lái)越多的殖民地國(guó)家，而勢(shì)力弱的帝國(guó)集團(tuán)逐漸失去其所有的殖民地。最終，失去所有殖民地國(guó)家的帝國(guó)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(gè)帝國(guó)，該帝國(guó)中的帝國(guó)主義國(guó)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(duì)無(wú)約束問題設(shè)計(jì)的，用來(lái)優(yōu)化彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，必須對(duì)問題中的約束條件進(jìn)行處理。在此，我們假設(shè)每個(gè)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(shí)假設(shè)違背約束條件越多的國(guó)家，其代表的解也越劣。在算法迭代過程中，檢測(cè)每個(gè)國(guó)家與前述約束條件的符合程度。假設(shè)某個(gè)國(guó)家違背了N個(gè)約束，則將該國(guó)家的目標(biāo)函數(shù)值設(shè)定為N*Mnumber.這里，Mnumber為一個(gè)數(shù)值很大的數(shù)，在我們的實(shí)驗(yàn)中，取99999。

2、求解實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

為了檢驗(yàn)本文提出的方法的可行性，并與其他方法進(jìn)行對(duì)比，我們選用了文獻(xiàn)中的算例進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算實(shí)驗(yàn)和分析。算法程序在MATLAB環(huán)境下運(yùn)行。初始國(guó)家數(shù)目設(shè)置為200，初始帝國(guó)數(shù)目設(shè)置為3，最大迭代次數(shù)設(shè)置為400次。對(duì)于片數(shù)為3和4兩種情況，分別進(jìn)行20次實(shí)驗(yàn)。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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)根據(jù)文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)，原設(shè)計(jì)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(jì)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(wú)法完成打捆。

（2）四臺(tái)線道小車通過中心板連接在一起，通過液壓缸的帶動(dòng)來(lái)完成打捆線的穿線工作，由于長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)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(wú)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(yùn)動(dòng)變?yōu)閽佄锞€運(yùn)動(dòng)，活塞桿前端下沉疲勞折斷產(chǎn)生故障時(shí)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(yùn)行靠深溝球軸承支撐傳動(dòng)，因此線道內(nèi)球軸承用量較多，每臺(tái)線道小車用量約400盤，摩根打捆機(jī)所用軸承型號(hào)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(shí)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(shí)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(shí)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(duì)現(xiàn)在生產(chǎn)的打捆機(jī)進(jìn)行了部分的改造，如升降臺(tái)的升降采用了曲柄連桿結(jié)構(gòu)，由液壓缸來(lái)帶動(dòng)升降曲柄的運(yùn)行從而帶動(dòng)升降臺(tái)的運(yùn)行；弧形導(dǎo)衛(wèi)與雙線導(dǎo)槽設(shè)計(jì)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(duì)摩根公司早期線材打捆機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造，升級(jí)費(fèi)用較高，僅單臺(tái)升級(jí)備件費(fèi)用就高達(dá)48萬(wàn)，并且即使升級(jí)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(duì)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)消除設(shè)計(jì)缺陷形成的隱患，確保打捆機(jī)的穩(wěn)定生產(chǎn)。經(jīng)對(duì)打捆機(jī)的認(rèn)真研究以及對(duì)打捆機(jī)各類故障的分析，形成了以下優(yōu)化設(shè)計(jì)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(guó)的機(jī)械制造業(yè)和發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大差距，我國(guó)在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造方面與世界先進(jìn)國(guó)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(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)也都落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，這種情況在一定程度上對(duì)我國(guó)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(shí)，還要加強(qiáng)對(duì)其耗油量、燃料使用率等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)評(píng)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(shí)間對(duì)其進(jìn)行維修保養(yǎng)，如果依然滿足不了運(yùn)行需求，必須及時(shí)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(shí)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(jì)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(jì)、坡度設(shè)計(jì)、防雨水沖刷設(shè)計(jì)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(jì)條件的特點(diǎn)

每個(gè)工程的先前設(shè)計(jì)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(yùn)行等，以下將對(duì)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(duì)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(jì)

1．體形優(yōu)化程序在對(duì)雙曲拱壩的設(shè)計(jì)時(shí)，為了確保拱壩優(yōu)化設(shè)計(jì)的正確合理，對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，并采用中國(guó)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(jì)程序進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。