多目标优化方法CBQNA研究及其在结构冲击碰撞中的应用
发布时间：2021-01-29 16:40
为实现“中国制造2025”的重大战略部署,中国制造业面临着从“制造大国”迈向“制造强国”的挑战,这将对中国工业产品的设计及生产水平提出更高要求。机械产品设计需要兼顾结构强度、轻量化和低成本等多方面的要求,多目标优化方法及理论已成为解决此类优化设计问题,提高产品性能,加速产品优化升级的主要手段。因此,开展多目标优化理论及方法的研究,并将其应用于实际工程问题,具有十分重要的现实意义。本文总结借鉴前人研究成果,以数学最优化理论为基础,探讨工程应用上易于推广的优化方法,首先提出了用于无约束多目标优化设计的IBWSA算法,并对其收敛性和计算效率进行了推导及论证。其次,针对不等式约束多目标优化问题,利用Frisch内点罚函数处理约束条件,设计了一种多目标优化方法-CBQNA及工程问题优化策略。第三,将文中构建的方法及优化策略用于解决冲击碰撞载荷下机械结构的多目标优化设计问题。在受到冲击或接触碰撞时,机械结构会产生压溃、弯曲等变形,需要考虑接触条件、结构几何及材料非线性等因素对产品性能的综合影响。通常影响此类产品性能评价指标的设计变量较多,相应的结构优化设计便可抽象为:有约束的多目标优化设计问题。本...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：182 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
某汽车吸能盒结构位置示意图
定义 2.12 帕累托最优解集（Pareto-optimal solution set）所有 Pareto 最优解构成了 Pareto 最优解集（记为S），可数学表达为{ , }v vS x Ω x Ω x x 定义 2.13 帕累托最优前沿（Pareto-optimal Front）帕累托最优解集 S 中的所有最优解对应的目标函数值组成的曲线（面）reto 最优前沿，记为 FS。T1 2 m{ ( ) ( ( ), ( ),..., ( )) }v v v v vFS f x f x f x fx x S 以两个目标函数为例，如图 2.3 所示，图中黑色加粗曲线代表多目标优化 Pareto 最优前沿。其中，点 A 和 B 为非支配的 Pareto 最优解，蓝色圆点 C、为支配解。在求出 Pareto 最优解之后，将点 A、B 代入目标函数，或从 Pare获取其它非支配解，从而得到多样化且符合设计要求的优化方案。支配解f2
.4 Pareto 最优前沿分布情况对比arison of the diversity between the Pareto fronts化问题中多个优化目标之间是相互矛盾的，不存在“绝对最优解”，可以利用优化算法获得一组 Paret设计的实际需要，从中选定某一个较为满意的 Pa概述能进行直接求解，而是先利用某种多目标优化策略再选用合适的非线性优化算法进行求解。为此，下目标优化问题的标量化策略，并对它们各自的求解
【参考文献】：
期刊论文
[1]轧制渐变厚度的汽车吸能盒结构参数优化[J]. 徐涛,刘念,高伟钊,徐天爽,胡贤磊. 振动与冲击. 2018(10)
[2]多目标遗传算法在车身动态性能优化中的应用[J]. 王岩,陈无畏,谢有浩,邓书朝. 汽车工程. 2017(11)
[3]汽车保险杠系统吸能盒结构参数对低速碰撞下吸能特性的影响[J]. 李超超,向建华,王慧敏. 西安交通大学学报. 2017(10)
[4]某车型WorldSID假人的胸部伤害优化[J]. 栗国,方取玉,李根. 汽车实用技术. 2017(12)
[5]基于碰撞胸压标定试验的仿真假人材料参数优选法[J]. 麻凯,高继东,闫磊,徐涛. 吉林大学学报(工学版). 2017(05)
[6]碳纤维增强复合材料汽车保险杠的轻量化设计[J]. 王庆,卢家海,刘钊,朱平. 上海交通大学学报. 2017(02)
[7]公铁两用车NGW型减速器多目标可靠性优化[J]. 文军虎,郑伟,郝帅. 机械传动. 2017(02)
[8]基于拓扑优化的纯电动大客车车身骨架轻量化多目标优化设计[J]. 王登峰,毛爱华,牛妍妍,魏建华,师雪超. 中国公路学报. 2017(02)
[9]基于耐撞性的汽车八边形前纵梁设计的拓扑优化方法[J]. 武和全,杨煌. 汽车安全与节能学报. 2016(04)
[10]变壁厚吸能盒轴向载荷下压溃实验[J]. 付书涛,刘相华,卢日环,刘立忠. 锻压技术. 2016(11)
博士论文
[1]基于轻量化评估的高性能汽车钢冲压件技术研究[D]. 陈鹰.钢铁研究总院 2017
[2]粒子群算法研究及其工程应用案例[D]. 邵晴.吉林大学 2017
[3]武器系统组合选择问题与决策方法研究[D]. 豆亚杰.国防科学技术大学 2016
[4]求解多目标优化问题的NWSA研究及其工程应用[D]. 杨光.吉林大学 2015
[5]参数化薄壁构件模型的耐撞性分析与优化设计[D]. 谭丽辉.吉林大学 2014
[6]多直角薄壁梁理论及在车身抗撞性设计中的应用研究[D]. 陈光.吉林大学 2014
[7]汽车被动安全性的模块化建模方法与多目标优化研究[D]. 孙喜龙.吉林大学 2013
[8]基于代理模型的车身吸能结构抗撞性优化[D]. 郝亮.吉林大学 2013
[9]薄壁梁单元简化方法在碰撞优化设计中的研究[D]. 吉野辰萌.吉林大学 2010
[10]求解非线性优化问题的非线性Lagrange方法[D]. 任咏红.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]汽车正面碰撞假人胸部设计及标定研究[D]. 鲁鑫.吉林大学 2017
[2]固支板结构耐撞性能的简化分析与数值仿真[D]. 黄东.华中科技大学 2016
[3]车辆吸能部件耐撞性的拓扑优化研究[D]. 宋慧斌.湖南大学 2016
[4]碰撞用50百分位假人胸部标定系统研究[D]. 王鹏.吉林大学 2015
[5]基于参数化方法的车身概念正碰模块的正向设计与优化研究[D]. 湛璇.华南理工大学 2015
[6]基于实验设计的车身吸能结构的抗撞性研究[D]. 刘唐英.湖南大学 2014
[7]汽车正面碰撞仿真分析及车身前部吸能部件的优化[D]. 郑炳杰.华南理工大学 2013
[8]基于等能量吸收的汽车吸能结构轻质材料比较研究[D]. 王传青.吉林大学 2012
[9]应用于汽车碰撞安全研究的人体胸部有限元模型的建立与仿真验证[D]. 雷旦.华南理工大学 2011
[10]约束优化问题的罚函数的研究[D]. 韩艳丽.河南理工大学 2011
本文编号：3007214
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：182 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
某汽车吸能盒结构位置示意图
定义 2.12 帕累托最优解集（Pareto-optimal solution set）所有 Pareto 最优解构成了 Pareto 最优解集（记为S），可数学表达为{ , }v vS x Ω x Ω x x 定义 2.13 帕累托最优前沿（Pareto-optimal Front）帕累托最优解集 S 中的所有最优解对应的目标函数值组成的曲线（面）reto 最优前沿，记为 FS。T1 2 m{ ( ) ( ( ), ( ),..., ( )) }v v v v vFS f x f x f x fx x S 以两个目标函数为例，如图 2.3 所示，图中黑色加粗曲线代表多目标优化 Pareto 最优前沿。其中，点 A 和 B 为非支配的 Pareto 最优解，蓝色圆点 C、为支配解。在求出 Pareto 最优解之后，将点 A、B 代入目标函数，或从 Pare获取其它非支配解，从而得到多样化且符合设计要求的优化方案。支配解f2
.4 Pareto 最优前沿分布情况对比arison of the diversity between the Pareto fronts化问题中多个优化目标之间是相互矛盾的，不存在“绝对最优解”，可以利用优化算法获得一组 Paret设计的实际需要，从中选定某一个较为满意的 Pa概述能进行直接求解，而是先利用某种多目标优化策略再选用合适的非线性优化算法进行求解。为此，下目标优化问题的标量化策略，并对它们各自的求解
【参考文献】：
期刊论文
[1]轧制渐变厚度的汽车吸能盒结构参数优化[J]. 徐涛,刘念,高伟钊,徐天爽,胡贤磊. 振动与冲击. 2018(10)
[2]多目标遗传算法在车身动态性能优化中的应用[J]. 王岩,陈无畏,谢有浩,邓书朝. 汽车工程. 2017(11)
[3]汽车保险杠系统吸能盒结构参数对低速碰撞下吸能特性的影响[J]. 李超超,向建华,王慧敏. 西安交通大学学报. 2017(10)
[4]某车型WorldSID假人的胸部伤害优化[J]. 栗国,方取玉,李根. 汽车实用技术. 2017(12)
[5]基于碰撞胸压标定试验的仿真假人材料参数优选法[J]. 麻凯,高继东,闫磊,徐涛. 吉林大学学报(工学版). 2017(05)
[6]碳纤维增强复合材料汽车保险杠的轻量化设计[J]. 王庆,卢家海,刘钊,朱平. 上海交通大学学报. 2017(02)
[7]公铁两用车NGW型减速器多目标可靠性优化[J]. 文军虎,郑伟,郝帅. 机械传动. 2017(02)
[8]基于拓扑优化的纯电动大客车车身骨架轻量化多目标优化设计[J]. 王登峰,毛爱华,牛妍妍,魏建华,师雪超. 中国公路学报. 2017(02)
[9]基于耐撞性的汽车八边形前纵梁设计的拓扑优化方法[J]. 武和全,杨煌. 汽车安全与节能学报. 2016(04)
[10]变壁厚吸能盒轴向载荷下压溃实验[J]. 付书涛,刘相华,卢日环,刘立忠. 锻压技术. 2016(11)
博士论文
[1]基于轻量化评估的高性能汽车钢冲压件技术研究[D]. 陈鹰.钢铁研究总院 2017
[2]粒子群算法研究及其工程应用案例[D]. 邵晴.吉林大学 2017
[3]武器系统组合选择问题与决策方法研究[D]. 豆亚杰.国防科学技术大学 2016
[4]求解多目标优化问题的NWSA研究及其工程应用[D]. 杨光.吉林大学 2015
[5]参数化薄壁构件模型的耐撞性分析与优化设计[D]. 谭丽辉.吉林大学 2014
[6]多直角薄壁梁理论及在车身抗撞性设计中的应用研究[D]. 陈光.吉林大学 2014
[7]汽车被动安全性的模块化建模方法与多目标优化研究[D]. 孙喜龙.吉林大学 2013
[8]基于代理模型的车身吸能结构抗撞性优化[D]. 郝亮.吉林大学 2013
[9]薄壁梁单元简化方法在碰撞优化设计中的研究[D]. 吉野辰萌.吉林大学 2010
[10]求解非线性优化问题的非线性Lagrange方法[D]. 任咏红.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]汽车正面碰撞假人胸部设计及标定研究[D]. 鲁鑫.吉林大学 2017
[2]固支板结构耐撞性能的简化分析与数值仿真[D]. 黄东.华中科技大学 2016
[3]车辆吸能部件耐撞性的拓扑优化研究[D]. 宋慧斌.湖南大学 2016
[4]碰撞用50百分位假人胸部标定系统研究[D]. 王鹏.吉林大学 2015
[5]基于参数化方法的车身概念正碰模块的正向设计与优化研究[D]. 湛璇.华南理工大学 2015
[6]基于实验设计的车身吸能结构的抗撞性研究[D]. 刘唐英.湖南大学 2014
[7]汽车正面碰撞仿真分析及车身前部吸能部件的优化[D]. 郑炳杰.华南理工大学 2013
[8]基于等能量吸收的汽车吸能结构轻质材料比较研究[D]. 王传青.吉林大学 2012
[9]应用于汽车碰撞安全研究的人体胸部有限元模型的建立与仿真验证[D]. 雷旦.华南理工大学 2011
[10]约束优化问题的罚函数的研究[D]. 韩艳丽.河南理工大学 2011
本文编号：3007214
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