摘要：针对机电产品中管路系统的重要性和手工布管的缺点,提出了一种基于柔性导管模型的虚拟环境下管路布局设计方法。为了精确定位导管,提出基于位姿控制点的柔性导管建模技术。在该技术中,导管的形状和空间位姿可以通过位姿控制点实时调整和改变;利用自动生成和交互式调整两种导管布局方式,实现导管快速布局。为了提高管路附件的装配效率,开发了基于特征的管路附件的自动装配技术。在布局过程中综合利用了管路工程知识与规则,以保证布局结果的工程合理性。通过对管路布局结果进行数据后处理,生成导管加工统计信息和各种报表,以支持现场生产。

摘要：针对液化天然气(Liquefied natural gas, LNG)加气站管路具有常温安装,低温、内压、大范围温度波动下运行的特点,为降低管路建设与运行成本、提高安全性,提出了一种基于非支配解排序多目标遗传算法的LNG管路布局优化设计方法。该方法通过引入传递矩阵法建立简化模型,实现对管路受力变形情况的快速有效分析,进而可对管路进行综合评价。为了在符合工程规则的前提下完成最小化长度、弯头数、流阻损失以及受力变形的管路布局,基于遗传算法建立了LNG管道优化模型,使用多目标优化方法得出了在路径短、能耗低、安全性高等方面达到帕累托最优的布局方案。最后,在不同工况下对优化所得管路布局方案进行热-结构耦合分析,以确保其能够安全可靠运行,并验证该方法的正确性及有效性。

摘要：针对航空发动机外部管路系统设计过程中布局效率和空间利用率较低的问题,提出一种基于自适应天牛须搜索算法的管路自动布局方法。该方法在原算法的基础上加入自适应变步长机制,使其在具有高效性的同时能搜索到更优的解。在描述复杂空间障碍物时,采用将附件和管路分开建模的方式,一方面建立机匣附件的轴向包围盒,并在包围盒内部构建小范围的附件栅格信息矩阵;另一方面,对已布局管路分段处理后采用线段求交的方式做出干涉性判断,在此基础上根据某种度量选择本条管路的避障策略,以达到充分利用敷设空间的目的。建立管路布局问题的数学模型,并以管路长度和压力损失作为优化目标完成路径的规划过程。最后,通过仿真实例证明所提方法的可行性。

摘要：针对复杂机电产品中的多根管路布局设计与优化问题,提出一种基于萤火虫算法的管路布局序列优化方法。该方法以长度、折弯数和流阻为综合优化目标,结合布局过程的约束条件建立了优化模型;对萤火虫算法进行离散化,重新定义萤火虫的间距和个体更新机制,使其适用于序列规划问题的求解;提出一种确定性和随机性相结合的方法生成初始种群,以含免疫记忆的A*算法求得路径,同时采用混合种群迭代更新策略,通过更新精英解集获得全局最优解。设计并开发了原型系统,以旅行商问题为例对算法效率进行了测试,并将所提方法应用到某产品的液压管路布局上,验证了所提方法的可行性。

摘要：针对飞机油舱内部管路路径规划问题,提出一种基于改进斑鬣狗算法的飞机油舱管路自动布局方法。为了提高斑鬣狗算法的全局搜索能力以及收敛速度,在种群进化过程中引入扩散搜索机制对迭代过程中最优解进行扩散,以达到提高全局搜索能力的目的;在算法迭代后期引入深度包围机制,使其在最优解中随机搜索以提高算法的收敛速度。采用栅格法构建敷设空间数学模型,以管路路径最短为优化目标,以管路路径不与障碍物发生干涉、管路折弯角度及管路折弯半径为约束,建立管路布局优化数学模型。进一步,考虑管路的支臂布局问题,以支臂总长和支臂姿态作为支臂布局双目标优化函数,运用遗传算法NSGA-Ⅱ对管路支臂布局方案进行编码生成初始个体,设计交叉、变异规则,求解管路支臂布局的Pareto解集,进而获得管路支臂布局方案。最后,通过数值算例及管路敷设仿真验证所提方法的有效性。

摘要：针对管路布局设计中三点间管路布局问题,提出了一种基于迷宫算法的管路自动布局方法.该方法利用网格预处理,将实际管路布局空间转换到网格空间,并利用迷宫算法模拟波的传播特点,在无障碍和有障碍两种情况下寻找到满足要求的三通位置,然后结合规则引导进行回溯处理,确定满足约束条件的可行路径,经数据处理转换到管路布局空间中.基于网格预处理和改进的迷宫算法,给出三点间管路布局算法流程图.实例验证表明了该方法的有效性和可行性.

摘要：针对航空发动机的内机匣表面为近似柱面的特点,建立了布管模型坐标系,将三维布管问题简化为二维问题,以栅格法和粒子群算法为基础,提出了基于粒子群算法的航空发动机管路布局方法.该方法采用栅格法对环境进行建模,设计了一种基于栅格的定长度粒子编码机制以解决变长度编码的不足,建立了路径寻优的目标函数,应用粒子群算法在环境模型中搜索最优粒子.最后给出了仿真结果与UG视图,证明了该方法的可行性和有效性.

摘要：针对火箭贮箱管路设计效率低且依赖人工经验的问题,提出一种基于改进快速扩展随机树(RRT)算法和粒子群(PSO)算法的管路自动布局及优化设计方法。利用RRT算法进行管路路径规划,并建立管路的初始控制点模型;由于规划过程中无法考虑流阻和制造能力等工程要求,在此基础上,考虑管路的折弯角度、折弯半径及长度等几何参数对流阻的影响,以最小流阻作为优化目标,建立管路的优化模型,采用PSO算法对管路进行优化;最后以火箭贮箱的箱间段管路为对象,通过仿真验证所提方法的有效性。

摘要：针对当前船舶管路布局设计主要依靠经验丰富的设计人员手动敷设完成这一问题,为提高管路自动化布局效率,提出一种基于改进遗传算法的三维空间管路设计方法,以辅助设计者完成管路布局工作。通过在经典遗传算法的整体框架中引入免疫选择机制,增加免疫检测算子和免疫平衡算子,改进遗传算法仅依靠适应度值选择后代个体易造成算法陷入局部最优解的不足,维护了种群多样性,提高了算法运行效率。以船舶机舱为对象建立虚拟机舱仿真环境,采用栅格法对布局空间进行划分,以十进制浮点数编码方式进行算法编码设计。MATLAB仿真结果验证了改进遗传算法在管路布局优化设计问题上的可行性和搜索效率,采用C#语言编写脚本控制程序,在Unity3D虚拟机舱环境中实现了管路路径的布局设计。

摘要：管路布局设计是船舶设计开发过程的重要环节,布局设计过程需要重点考虑船舶空间的利用率、设备管路的安全性、船舶建造和布管过程的经济性等多种因素。随着船舶工业的发展,管路布局设计与智能优化算法逐渐融合,在高性能计算机的支撑下,布局效率更高,空间利用也更加合理。本文提出一种基于遗传算法的智能布局技术,针对船舶的管路布局进行设计和仿真。