摘要：多工位高速锻造是一种节能减耗的先进成形技术,与传统的单工位多工序锻造有较大区别,不合适的预锻工位模具设计在生产中会造成载荷过大、锻件充填质量差、折叠等问题。文章提出了基于近似替代模型的多工位高速锻造预锻模具优化设计方法,采用拉丁超立方抽样方法构造初始样本点集,应用有限元软件获得响应值,并应用kriging模型和BP神经网络模型建立真实问题的替代模型,来近似拟合预锻工位模具形状与成形载荷、成形质量之间的关系,并结合基于惩罚函数法的遗传算法求得最优解。以3工位高速锻造问题为例,经过优化取得了良好的效果,与初始设计相比,成形质量显著提高,成形载荷下降了40%左右。

摘要：常用结构可靠性计算的方法包括有蒙特卡洛模拟法,响应面法等。大多数方法在计算时必须采用有限元理论,并进行基于Monte carlo抽样仿真,以研究多种不确定因素的影响下结构的可靠性。因此文中提出了一种基于kriging理论建模和遗传算法求解的模拟数值可靠性分析方法,通过采用重要抽样方法以减少抽样仿真次数,并利用kriging模型的高效预测建立结构的状态功能函数,在此基础上,应用遗传算法计算结构可靠性指标。将此方法用于典型框架结构可靠度分析的实例,表明了该方法的有效性和较高的计算效率。

摘要：在数值实验的基础上,将高精度曲面建模(HPSM)改进为迭代求解微分方程的过程.误差分析 结果表明,改进后的HPSM模型在迭代模拟20次时,其相对误差较TIN模型减小317倍、较Knging模 型减小357倍、较Spline模型减小43倍、较IDW模型减小937倍;其绝对误差较TIN模型减小352倍、 较kriging模型减小334倍、较Spline模型减小41倍、较IDW模型减小919倍.HPSM精度大幅度提高 的理论根源分析表明:(1)虽然HPSM模型首先需要根据采样数据,运用插值方法计算其数值模拟方程 组的系数矩阵和常数项矩阵,但插值方法的选择并不影响HPSM的模拟精度,只影响HPSM的收敛速 度,好的插值方法,可以减少迭代次数,减少计算量;(2)虽然HPSM在模拟边界时受制于插值方法,但 无论边界有多大振荡,HPSM通过若干次迭代模拟以后,都可以保证区域内部模拟值不再振荡;(3) HPSM只要迭代模拟足够的次数,就可以彻底解决通常数值模拟中的峰值削平现象;(4)数据分辨率几 乎不影响HPSM的模拟精度;(5)采样间距几乎不影响HPSM的模拟精度.HPSM在理论上解决了长期 以来困扰计算机辅助设计系统(CAD)和地理信息系统(GIS)的误差问题及其应用中的多尺度问题.

摘要：为提升面齿轮热锻成形的材料利用率,建立了以热锻过程中的“突耳”体积为优化目标,以最大应力为约束的直齿面齿轮热锻工艺参数优化模型。该模型选择关键热锻参数(变形温度、摩擦因子、模具预热温度和锻造打击速度)为设计变量。为获取不同工艺参数下的突耳体积和最大应力,利用继承拉丁质心Voronoi(inherited latinized centroidal Voronoi tessellation, ILCVT)采样方法采集包含初始设计点的训练样本,并通过deform-3D软件对直齿面齿轮的热锻过程进行仿真模拟。引入kriging模型拟合设计变量与性能响应间的隐式关系。利用模拟退火算法改进了扰动模型、退火温度的衰减方式以及温度变化策略,以提升算法搜索效率。优化得到的锻造工艺参数组合为工件变形温度1 049℃、摩擦因子0.32、模具预热温度206℃、锻造打击速度249 mm/s。在优化后的参数条件下,结合模拟仿真和试验的方法以验证优化结果的有效性。结果表明:优化的工艺参数有效降低了“突耳”体积。

摘要：在设计城市绿地土壤监测体系时,如何在已有的监测点位上使用易操作、低成本且兼顾代表性的优化方法是亟待解决的技术难题。本研究以上海市绿地土壤质量监测优化为目标,提出一套针对二阶前向抽样布局优化的技术工作框架。在运用三明治空间模型、kriging插值方法评估现有点位精度的基础上,针对土壤指标空间相关性和分异性特征,使用空间模拟退火算法在已有点位上增加监测点位进行监测布点系统优化,并使最终方案满足空间分层抽样对采样点数量的最低要求。结果表明:针对上海市绿地土壤的营养元素和重金属元素,现有监测样点采样方差基本低于均值的10%,但在浦东新区、静安、虹口和徐汇区的部分元素代表性需要进一步优化。全市新增350个点可改进精度的64.5%。本研究提出的多目标协同改善的城市绿地土壤监测点位优化布局方法能兼顾精度和成本,有效协助城市管理者合理布设城市绿地监测体系。

摘要：针对欠驱动机构运动不确定性引起的采摘机械臂滑道大幅度摆动现象导致的机构运动不稳定性的问题。提出了一种基于混合蛙跳算法改进的代理模型技术来建立滑块驱动速度、滑轨高度、滑轨倾角与滑道摆动角度峰值之间的参数优化数学模型,利用kriging模型建立设计参数与滑道摆动角度峰值之间的数学模型,通过混合蛙跳算法优化传统kriging模型变异函数的参数,提高其数学模型精度;基于参数优化数学模型,分析了滑块驱动速度、滑轨高度、滑轨倾角对滑道摆动角度峰值的影响。仿真结果表明:参数优化数学模型精度更高,误差更小,能为参数优化提供更加精确的数学模型;滑轨倾角、驱动速度、滑轨高度对滑道摆动角度峰值变化幅度影响程度由大到小的顺序为滑轨倾角>驱动速度>滑轨高度。交叉变化对滑道摆动角度峰值影响程度为滑轨倾角-滑轨高度>滑块驱动速度-滑轨倾角>滑块驱动速度-滑轨高度。

摘要：针对千米深井提升机紧急制动工况,对盘式制动器闸瓦可靠性进行了研究。首先,结合热传导理论建立了制动盘-闸瓦摩擦副有限元模型,仿真得到闸瓦所受应力,并分析了不同制动初速度对摩擦副温度以及热应力的影响;其次,采用拉丁超立方抽样方法进行了试验设计并得到随机试验数据;然后,利用kriging模型建立了随机变量与闸瓦应力之间的函数关系;最后,结合鞍点逼近方法进行了可靠性评估,得到闸瓦的失效概率。

摘要：造纸废水处理过程具有高维、非线性和不稳定性等特点,并且其温室气体排放受诸多因素影响,目前缺乏可描述该过程的模型,因此难以对造纸废水处理过程的温室气体排放进行有效地管控与优化。本课题基于造纸废水处理温室气体产生机理,提出将响应面模型(Response Surface Model,RSM)、kriging等方法与高维模型表征(High Dimensional Model Representation,HDMR)相结合,建立造纸废水处理过程中温室气体排放的代理模型,保障模型精度,同时降低优化设计所需计算成本。研究结果表明,对比于RSMHDMR,kriging-HDMR具有更高的近似精度,其验证结果R^(2)大于0.95,更适用于高维、非线性的造纸废水处理过程。最后还基于kriging-HDMR进行了关键参数的灵敏度分析,发现溶解氧传递系数和外循环流量对造纸废水处理温室气体减排最为关键。

摘要：海上坠物冲击直接影响水下管汇工作稳定性,开展坠物冲击下水下管汇的动力学分析能够为其结构设计提供依据、提高水下管汇生产安全性。针对基于非全尺寸模型的水下管汇动力学分析方法导致分析结果精度受损的问题,建立水下管汇全尺寸有限元模型进行动力学分析,并针对由此造成的计算成本过高的问题,引入支持向量回归(support vector regression,SVR)、kriging和径向基函数(radical basis function,RBF)代理模型提高分析效率,结果表明kriging模型精度最高,RBF模型次之,SVR模型精度最低。进一步地,考虑单一代理模型预测性能的局限性,基于组合预测理论建立水下管汇动力学响应混合代理模型,构建坠物冲击下基于混合代理模型的水下管汇动力学分析方法,并对其预测精度和计算成本进行了分析,结果表明:相较于单一代理模型,混合代理模型的平均计算精度提高了10.12%,与单独使用有限元方法相比,其计算效率提高了81.24%,验证了此方法的有效性。

摘要：在利用kriging插值分析方法对土壤养分空间变异性分析及空间叠加分析的基础上组织土壤专题图件数据库。对ArcIMS9.0及其脚本语言进行了有针对性的开发,通过ArcMapServer建立服务发布高质量的土壤专题数据图件,实现了网络环境下的数据浏览、查询、统计分析、超链接等功能。同时,建立了蔬菜安全生产技术支持数据库。该平台将相关图形信息、自然信息、技术信息、管理信息集成,是具有信息采集处理、专业服务、辅助决策和协调指挥能力,信息资源网络共享和实时发布更新的网络管理平台。