摘要：为了提高车辆十字轴的整体强度,将十字轴承受的载荷作为一个随机变量,以影响十字轴结构强度的轴根圆弧半径为设计参数,以十字轴工况条件下的等效应力为响应量,构建了十字轴结构强度的kriging模型。以此为基础,将构建的十字轴结构强度kriging模型作为目标函数,建立十字轴轴根圆弧半径的优化模型。使用多岛遗传算法对该优化模型进行寻优计算,获得优化的轴根圆弧半径值为27.27 mm。优化后的分析结果表明,与原有结构相比,优化后的十字轴在工况条件下的等效应力降低了37.6 MPa,十字轴结构强度得到明显提高。

摘要：kriging算法是现今三维可视化建模中一种进行数据插值的优秀算法.在研究了kriging算法的基础上,使用普通kriging法对面模型构造过程中的插值方法进行了分析和设计,并基于C++结合OPENGL开发了基于kriging算法的三维曲面模型构造软件.最终将软件应用于三维地形构造,基于一个地形相对复杂的区域进行了三维面模型构造,并与CAD平台下基于样条插值算法的三维地形构模进行了比较.结果表明,取得了较好的构造效果.

摘要：基于改进的kriging插值方法及逆向工程技术,提出一种复杂地质体三维模型构建新方法:采用kriging插值方法,结合逆向工程技术的优势,快速获得地质体曲面模型,通过Fish语言编制的文件导入FLAC3D软件中,准确、快速构建复杂地质体三维模型。该建模方法在某工程的三维场地模拟中得到应用,并与理论计算进行对比,验证了该方法的可行性和有效性,同时三维模拟也可从不同角度,对比不同剖面的变形。

摘要：Constructing metamodel with global high-fidelity in design space is significant in engineering design. In this paper, a double-stage metamodel （DSM） which integrates advantages of both interpolation metamodel and regression metamodel is constructed. It takes regression model as the first stage to fit overall distribution of the original model, and then interpolation model of regression model approximation error is used as the second stage to improve accuracy. Under the same conditions and with the same samples, DSM expresses higher fidelity and represents physical characteristics of original model better. Besides, in order to validate DSM characteristics, three examples including Ackley function, airfoil aerodynamic analysis and wing aerodynamic analysis are investigated, In the end, airfoil and wing aerodynamic design optimizations using genetic algorithm are presented to verify the engineering applicability of DSM.

摘要：代理模型的应用解决了稳健设计中计算量大的难题,但由于代理模型与真实模型间存在误差(代理模型的不确定性),而传统的稳健设计忽视了这种不确定性,必然会带来一定的设计误差。因此,针对稳健设计提出了一种基于蒙特卡洛抽样的代理模型不确定性的量化方法,在传统仅考虑参数不确定性的基础上,额外计入代理模型的不确定性对设计的影响。将提出的方法应用于一个数学算例和一个火箭弹卷弧翼气动稳健优化设计,所得优化结果较传统的未考虑代理模型不确定的稳健设计更为精确、合理,证实了提出方法的有效性。

摘要：采用extended free-form deformation(EFFD)方法研究了自然层流(natural laminar flow,NLF)短舱的气动外形优化设计方法.使用基于Bernstein基函数的EFFD方法完成了NLF短舱剖面的参数化,利用基于k-εSST(shear stress transport)两方程湍流模型的γ-θ转捩模型进行自然转捩预测,结合EFFD、一种混合动网格方法、kriging代理模型和改进的粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)建立了针对NLF短舱气动外形的优化设计框架.采用该框架分别对通气NLF短舱和带动力NLF短舱进行优化设计.单独通气NLF短舱优化结果的外表面实现48%的层流,阻力系数比初始通气NLF短舱减小了0.0003.带动力NLF短舱的优化结果外表面保持了41%的层流.这些结果表明采用相关技术建立的优化设计框架在NLF短舱设计中具有一定应用价值.

摘要：针对传统超燃冲压发动机燃烧室构型设计中存在的计算周期长、试验成本高等问题,提出一种燃烧室的kriging代理模型,并使用NSGA-Ⅱ多目标优化算法以实现对超燃冲压发动机燃烧室构型参数高效的优化设计.通过测试,将应用kriging代理模型的预测结果与CFD计算结果进行对比分析,验证了该代理模型能够较为快速并准确地预测代表燃烧室性能的推力和压力损失系数.以推力和压力损失系数为优化目标,基于NSGA-Ⅱ多目标优化算法,通过该kriging代理模型获得了Pareto最优解集;然后,采用灵敏度分析法对设计变量进行排序,成功识别出了显著影响燃烧室性能的关键构型参数;最后,基于控制变量法针对单个设计变量的变化对超燃冲压发动机燃烧室性能的影响进行研究,分析结果可以指导燃烧室的优化设计.文章研究结果可加速超燃冲压发动机燃烧室构型的优化设计,为其设计提供了一种新的思路和方法,为后续的相关研究提供了有价值的参考和借鉴.

摘要：首先探究了融合式翼梢小翼倾斜角、高度以及安装角对民用运输机气动特性的影响。然后基于多区域自由变形(FFD,free form deformation)技术、拉丁超立方取样方法(LHS,latin hypercube sampling)、kriging代理模型以及改进的粒子群算法构建优化设计系统,对融合式翼梢小翼应用优化系统,通过对FFD控制体框架的合理布置,实现了多个控制框架对融合式翼梢小翼的自由变形参数化设计。优化设计结果表明,设计后的融合式翼梢小翼较原始构型减阻效果有明显改善。并通过与"翼尖延伸"、"涡扩散器"和"双叉弯刀"等3种翼尖装置进行调参对比分析,得出一些对翼尖装置设计具有参考价值的结论。

摘要：代理模型已经普遍应用于复杂电子装备的设计中,以提高计算效率、缩短产品的设计周期。该文在重点域的基础上,提出了一种自适应加点方法。该方法每次进行迭代时,通过建立局部加点模型和全局加点模型选取更新点,以分别提高代理模型的局部开发能力和总体探索能力,进而提高代理模型的整体优化效率和预测能力。通过几个标准数学测试函数,验证了该方法的有效性。最后,将该方法应用于某共形天线的优化设计实例中,得到了满意的结果。

摘要：随着增材制造技术的迅速发展,点阵结构由于其高比强度、高比刚度等优异力学性能受到广泛关注,但其单胞分布设计大多基于均布式假设,导致其承载能力相对较差.基于拓扑优化技术提出了一种梯度分层的点阵结构设计方法.首先,基于水平集函数建立点阵单胞几何构型的显式描述模型,引入形状插值技术实现点阵单胞的梯度构型生成;其次,构建基于kriging的梯度点阵单胞宏观等效力学属性预测模型,建立宏观有限单元密度与微观点阵单胞等效力学属性的内在联系;然后,以点阵结构刚度最大为优化目标,结构材料用量和力学控制方程为约束条件,构建点阵结构的梯度分层拓扑优化模型,并采用OC算法进行数值求解.算例结果表明,所提方法可实现点阵结构的最优梯度分层设计,充分提高了点阵结构的承载性能,同时可保证不同梯度点阵单胞之间的几何连续性.最后,开展梯度分层点阵结构与传统均匀点阵结构和线性梯度点阵结构的准静态压缩仿真分析,仿真结果表明,与传统均匀点阵结构和线性梯度点阵结构相比,梯度分层点阵结构的承载能力明显提高.研究结果可为高承载点阵结构设计提供理论参考.