空间映射与响应面法相结合的结构优化

应用空间映射与响应面方法实现了由低保真模型到高保真模型的响应面映射,在原有空间映射方法的基础上将一类结构优化问题构造为标准二次规划模型,有利于高保真模型的优化求解,且解决了空间映射方法中低保真模型设计变量更新困难的问题。此方法可大大减少应用序列RSM方法进行结构多学科优化时的重分析计算量。数值算例表明此方法可获得较好的求解效率和精度。     

空问映射与响应面法相结合的改进优化算法

在空间映射与响应面法相结合的基础上修改了序列响应面的程序流程,从而改变了应用响应面方法优化时的迭代本质.改进方法无须每次迭代重新拟合低保真模型响应面,只在第一次迭代拟合响应面,在此基础上调整高低保真模型设计变量间的映射关系,优化收敛更迅速.由于避免了反复的试验设计和模型分析,改进方法的计算效率远高于原方法.数值算例表明了该方法的稳定性,此方法可以大大减少应用序列响应面进行优化或可靠性评价的计算量.     

空问映射与响应面法相结合的改进优化算法

在空间映射与响应面法相结合的基础上修改了序列响应面的程序流程，从而改变了应用响应面方法优化时的迭代本质。改进方法无须每次迭代重新拟合低保真模型响应面，只在第一次迭代拟合响应面，在此基础上调整高低保真模型设计变量间的映射关系，优化收敛更迅速。由于避免了反复的试验设计和模型分析，改进方法的计算效率远高于原方法。数值算例表明了该方法的稳定性，此方法可以大大减少应用序列响应面进行优化或可靠性评价的计算量。     

基于响应面法的泥浆泵机械密封结构优化

为解决泥浆泵机械密封受压导致端面变形进而失效问题。文章基于ZTZJB-D01泥浆泵密封模型,对密封环结构参数的性能影响进行研究分析,用拉丁超立方采样建立克里格响应面模型,对密封环结构参数组合进行优化,并使用静态结构模块对结果进行验证。研究结果表明,端面宽度与密封环的变形和应力成反比,与密封环最小疲劳寿命成正比。窄环高度和游隙深度与密封环的最大总变形和最大等效应力成正比,与密封环的最小疲劳寿命成反比。密封环的最大总变形力和最大等效力分别降低了61.11%和64.12%,最小疲劳寿命提升到15 069 cycle/s。响应面优化方法适用于泥浆泵机械密封的结构设计,使得密封环的强度性能得到显著提升。     

响应面法优化硅藻土制备水玻璃工艺研究

以试剂型硅藻土作为硅源,通过碱溶法提取活性硅可制备SiO2气凝胶材料.通过响应面中的Box-Behnken试验设计方法,以SiO2溶出率和水玻璃模数的加权平均值为评价指标,优化硅藻土制备水玻璃工艺,以获得最优的工艺参数.试验结果表明,当碱硅质量比为3∶10,NaOH质量浓度为10％,反应温度为90℃时,水玻璃模数与SiO2溶出率的加权平均值达到最大值79.91％.     

用于结构可靠度分析的多响应面法

在分析单响应面法精度的影响因素基础上 ,提出了改进的多响应面法 .然后以两个因子功能函数为例 ,推导了多响应面的设计与估计公式 ,并通过算例比较了多响应面法与JC法、Monte Carlo法及单响应面法的计算精度 .结果表明多响应面法的精度好于单响应面法 .     

基于相关性分析和响应面法的复合旋流器结构参数优化

为了提高旋流器优化参数的准确性,得到其在结构优化中的最优解,以一种新型复合旋流器为研究对象,基于相关性的单因素分析寻优法,以相关性分析的结果来指导优化范围的选取,提高其结构参数优化范围的准确性。结合响应面优化方法,以分离效率为优化目标,确定旋流器的最优结构参数,建立了分离效率和结构参数之间的回归模型。结果表明:不同的结构参数和各性能指标之间的显著关系并不相同,根据相关性分析的结果确定各结构的优化范围为:上锥角为0°~4°,下锥角为8°~12°,底流口直径为12~16 mm;响应面优化得到旋流器最优结构为:上锥角为2.565°,下锥角为11.719°,底流口直径为12.889 mm,在本组参数下旋流器固体分离效率达到了99.945%,气体分离效率达到了93.807%。为旋流器的结构优化提供了一种新方法。     

结构可靠度分析的变f序列响应面法及其应用

提出了结构可靠度分析的变f序列响应面法和相应的收敛控制准则,并应用于非线性极限状态函数的可靠度计算。该方法用简单的二次函数逐步逼近原来的复杂函数,并由该二次函数计算可靠指标的近似值。这一方法简化了迭代计算过程,减少了迭代次数,有效地提高了计算精度和计算效率,对于在型复杂结构的可靠度分析较为适宜,并可推广应用于动力问题等的可靠度分析。     

基于响应面模型法的地下综合管廊结构优化方法研究

地下综合管廊是城市地下空间开发的重要方式,为了对地下综合管廊的结构进行优化设计,提出了一种基于响应面模型（Response Surface Model, RSM）的结构优化设计方法.基于有限元模型分析结果,选取适当的结构力学响应作为控制参数.采用拉丁超立方采样（Latin Hypercube Sampling,LHS）和优化拉丁超立方采样（Optimized Latin Hypercube Sampling,OLHS）方法,建立设计参数与结构力学响应之间的响应面模型,并评估了不同采样方法建立的响应面模型的精度.结果表明,采用最小样本点数量4倍的OLHS建立响应面模型能兼顾建模效率与准确性.基于响应面模型建立了考虑配筋等多种条件约束的优化模型,采用非线性规划和遗传算法对优化模型进行了求解,结果表明求解方法不影响优化结果,模型鲁棒性好.优化后结构造价成本下降27.58%,控制截面弯矩分别下降45.10%、45.72%、24.40%.采用有限元方法对优化后结构进行了分析,其二维响应面模型与有限元分析的误差小于14%,采用二维响应面模型替代有限元分析过程是合理有效的.     

基于响应面法和麻雀搜索算法的结构有限元模型修正

为了获取准确可靠的结构有限元模型,提供结构运营期间健康监测和状态再分析的基准参照,提出了一种基于响应面法(response surface method,RSM)和麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)的结构有限元模型修正方法.首先,基于响应面法,采用拉丁超立方设计方法进行试验设计获取样本点,以简单低阶数学模型代替特征量与参数间复杂的映射关系,构造结构宏观响应与各参数的解析表达式,基于逐步回归分析进行基函数显著性检验,运用方差理论检验模型精度获取最优响应面模型,并联合结构动力响应残差和构造目标函数;其次,基于麻雀搜索算法,对目标函数进行优化求解得到各参数最优解,代入初始有限元模型中,实现对初始有限元模型的修正;最后,基于RSM-SSA有限元模型修正方法对高维局部损伤悬臂梁数值模型实施修正,验证所提方法的可靠性和可行性,并与基于其他新兴群智能优化算法的有限元模型修正结果进行对比.结果 表明:采用该方法修正的参数和频率误差均值分别为6.549％、0.279％,修正效率和精度较其他算法有显著提升,修正后的有限元模型具有较高的精度,可真实反映结构实际力学行为.该方法为结构有限元模型修正提供一种新思路.     

响应面法优化紫外激活过硫酸盐降解莠灭净

基于Box-Behnken响应面法对紫外(UV)激活过硫酸盐(PS)降解莠灭净(AMT)工艺进行优化。考察了底物初始浓度(4~20)μmol·L~(-1),p H(3~9),溶液中Cl~-浓度(20~180)mmol·L~(-1)三因素对AMT降解的准一级动力学表观速率常数kobs的影响。响应面分析表明kobs与三因素关系符合二次多项式模型。初始底物浓度和p H的一次项和二次项、Cl~-浓度的一次项、初始底物浓度和p H以及初始底物浓度和Cl-浓度的交互作用对kobs具有显著影响。通过优化得到最佳工艺参数为:底物初始浓度为4μmol·L~(-1),初始p H为6.88,Cl~-浓度为20 mmol·L~(-1),该条件下,进行三次重复试验,kobs为0.047 7,与预测值0.050接近,表明响应面模型与实际情况吻合。     

基于响应面方法的车辆多目标协同优化

建立包含7个子系统的某整车动力学仿真模型,以整车的操纵稳定性和行驶平顺性达到最佳匹配为目标,整车的悬架刚度和减震器的阻尼以及稳定杆的扭转刚度为优化变量,在ADAMS/CAR环境下进行仿真。根据中国汽车行业标准QC/T 480—1999和GB/T 4970—2006,分别以操纵稳定性的4个闭环评价指标和平顺性的随机路面评价指标的综合计分为目标函数,以相应计分的最大、最小值作为约束函数建立协同优化的数学模型。然后采用中心复合试验方法设计59组试验,根据实验数据,运用响应面方法(RSM)拟合出回归模型,得到最优值。仿真结果表明该优化方法使汽车的综合计分提高了13%,操纵稳定性和平顺性同时得到优化。     

响应曲面法优化超细氧化亚铜光催化降解对硝基苯酚

制备出P- -型半导体超细氧化亚铜,并将其应用于光催化降解对硝基苯酚,通过单因素实验确定主要影响因素和水平后,利用响应曲面法(RSM)对超细氧化亚铜的光催化降解的主要影响因素进行优化. 通过分析实验结果,建立了超细氧化亚铜光催化降解对硝基苯酚的二次多项数学模型,预测处理最佳实验条件为:对硝基苯酚溶液的质量浓度为30mg·L-1,H2O2滴加量为0.28mL,pH 3.64,氧化亚铜投加量为0.11g. 在最佳条件下进行验证实验,发现真实脱色率与预测脱色率具有良好一致性,相对误差仅为3.02%.     

利用响应面分析法优化葛根异黄酮提取工艺的研究

本文通过响应面分析方法确定葛根异黄酮最佳提取条件.以葛根异黄酮提取率为指标,利用响应面分析法分别以超声时间、乙醇浓度、料液比及提取时间等4因素为影响因子,考察各影响因子对葛根异黄酮提取率的影响.结果表明优化提取条件后葛根异黄酮的最佳提取工艺条件为:乙醇浓度为91.16%,超声时间16.59 min,料液比15.42:1,提取时间1.35 h.理论提取率为1.125 mg/g,实际测得提取率为1.025 mg/g.Box-Behnken实验设计方法可以较好地对葛根异黄酮提取工艺进行优化.     

基于响应曲面法研究喷淋塔的脱硫效率

建立了石灰石/石膏湿法烟气脱硫喷淋塔实验台,利用响应曲面法(RSM)对喷淋塔的脱硫效率进行了实验研究,得到喷淋塔脱硫效率的预测模型.计算结果表明,通过该预测模型可以很好地描述脱硫效率与浆液pH值、液气比(质量比)、烟气温度和烟气速度等重要操作参数之间的关系,R-Sq值达到0.964.因素分析表明,液气比对脱硫效率的影响最大,同时液气比和浆液pH值以及液气比和烟气速度的交互作用均对脱硫效率有重要的影响.利用得到的改进预测模型可以计算喷淋塔的脱硫效率.     

星点设计-效应面法优化双苷清咽含片处方的研究

研究芒果苷、罗汉果甜苷和薄荷脑对双苷清咽含片抗炎药效的贡献，优选出该含片的最优处方。以小鼠腹腔通透性和二甲苯致小鼠耳廓肿胀度为指标，采用星点设计-效应面优化法，研究芒果苷、罗汉果甜苷和薄荷脑的用量对双苷清咽含片抗炎药效的影响。结果表明，对抗炎药效影响的主次顺序为芒果苷 > 罗汉果甜苷 > 薄荷脑；星点设计-效应面法优化法给出的优化处方范围为芒果苷占素片片重8.50%～17.50%；罗汉果甜苷占6.37%～13.13%，薄荷脑占0.18%～0.42%；最优处方为芒果苷占素片片重13.00%，罗汉果甜苷占9.75%，薄荷脑占0.30%。应用星点设计-效应面优化法可快速准确地给出双苷清咽含片的最优处方；双苷清咽含片的抗炎药效主要取决于芒果苷和罗汉果甜苷的用量，薄荷脑的用量无显著影响。