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机械优化设计的应用发展分析

科学技术的发展使得大量的机械制造要求要很高的技术水平,机械产品的设计工作变得越来越复杂,要求考虑的内容也越来越多,精确性和科学性都与传统机械设计有巨大差别。面对这种情况,机械优化设计理论应运而生,逐渐发展成为一种现代化的机械设计方法。

1传统论文网优化方法的应用与发展分析

1。1传统机械优化设计方法的应用

传统机械优化设计方法大多应用于机械结构和零件功能的优化设计,针对机械结构的性能和形态进行优化。在机械结构上,内点罚函数优化法,能够对刚度和压弯组合强度结构进行良好的优化,既能够满足尺寸要求又能良好的控制结构自重。在形态方面,典型的是轴对称锻造部件的毛坯形状的优化。在性能方面,采用坐标转换法和黄金分割法对部分两岸结构进行优化设计,使得机械结构更加准确保持运动平衡性,提高了传力性能。这样看来,传统机械优化设计方法依然能够取得良好的效果,所以在机械设计发展中不能忽略传统优化方法的作用。

1。2传统优化设计方法的一些改进

在新的设计方法出现后,传统机械优化设计进行了一些改进:设计中普遍采用最优设计方案和设计策略,帮助达到最优组合性能;建立能够反映设计问题的数学模型,提高机械设计的准确性;利用计算机选择最优方案,通过计算机程序解决更加复杂的计算;计算机辅助设计,降低人工设计的误差。

2现代机械优化设计方法的应用和发展

随着机械设计要求不断提高,设计工作需要考虑的问题也越来越多,整体需要解决的问题规模和复杂度都有所增强,传统优化方法的问题暴露出来,局部优化和最优解不再适用于大规模问题的设计,这使得机械设计工作者广泛吸取其他学科的理论知识,产生全新的机械设计思路,通过算法来解决一些复杂的设计问题。

2。1反馈神经网络在机械优化设计中的使用

反馈神经网络模型的基本内容是一些双向相连的神经元系统,每个神经元之间的连接都具有特别的权值,这个神经网络对于输出和反馈能够统一应用,这样将整个网络的能量函数和机械设计的目标函数映射起来,神经网络的进化过程则与机械优化设计的最优过程对应起来,在实际应用中,寻找神经网络模型与问题的解的过程十分关键。

2。2多层向前神经网络在机械优化设计中的使用

多层向前神经网络也是目前神经网络模型中应用较广的一种,通过输入层。隐层和输出层,将模型输入信息进行单项的传播输出,整个模型中不论是层内还是层间,均不存在反馈链接。多层向前神经网络具有很高的运算速度,非线性的映射能力也更突出,在机械优化设计中,能够利用这种模型的特点,对机械结构的多目标优化进行映射。

除了神经网络模型的应用外,很多专业的数学软件也应用于机械设计工作中,比如MATLAB,作为功能强大的工程数据计算软件,能够很好的将计算问题与实际问题结合起来,其中配置了大量的工程函数,在解决大部分工程问题时能够节约大量的时间,而且计算结构也非常精确,所以在自动化控制和机械设计领域都有很好的应用。

3遗传算法的应用与发展

遗传算法简称GA,是一种全新的概率优化算法。遗传算法作为一种非确定性的拟合自然算法,模仿了自然界生物进化的特点和规律,对于随机对象进行自然选择,按照自然界的适者生存法则来循环处理数据,最终产生的随机群体会收敛于整体的最优解。遗传算法有很强的自适应性,借助自然界遗产的规律,能够对全局都进行优化处理,同时遗传算法是潜在的并行计算算法,所以拥有很高的计算效率。遗传算法以其全局优化的优越性,主要应用于机器学习和控制领域,最近几年也得到发展被应用于机械优化设计中。

3。1遗传算法与机械结构优化设计

简单的遗传算法线性适应度非常理想,通过非线性适度与自适应的变异概率来优化一般的遗传算法,以此来解决机械结构的优化问题,多峰值函数极值等都具有实际的参考意义。

3。2遗传性算法与可靠性分析

框架结构系统结合遗传算法,能够对系统结构的可靠性进行优化分析。

3。3遗传算法与故障诊断

遗传算法网络模型中,各个神经元之间的权值可以作为染色体向量,模拟基因多点交叉变异能够对随机对象进行优化选择,这种遗传算法能够应用于变压器故障的诊断。

4机械优化设计软件的应用与发展

4。1专用软件的应用与发展

目前国内机械优化设计专用软件开发和使用的都比较少,机械优化设计软件的开发还需要积累足够的经验,根据工作经验转换成计算机功能组成专用软件。计算机辅助设计软件的使用,能够帮助解决很多机械设计中的工程问题,结合人工神经网络和遗传算法,开发计算与图形化功能,专业软件的发展速度也是越来越快。

4。2网络在线机械优化设计软件

优化算法的研究已经有所成绩,利用网络平台逐渐开发一些工业化在线优化软件,便于工业设计使用。对于在线机械优化设计软件来说,亟待解决的问题就是模型问题,对于非常复杂的系统来说,结构。流程。物料和系统参数等,都非常复杂,如果计算对象比较模糊,运算效率会受到严重的影响,这就给在线优化软件带来了巨大的困难。为了解决这种情况,通过合适的算法解决辨别模型,结合神经网络和学习特点进行数据的识别,让在线优化软件也能够良好的应用于各种模型,比如国内比较成熟的NEUMAX软件包,神经遗传算法的在线优化软件包,都能够良好的实现各种模型的遗传算法,这些软件已经成功应用于甲醇合成机械设计的优化工作中。

5总结

机械优化设计在传统机械设计的基础上,结合了大量的先进科学得到了高效的设计方法,大大提高了机械设计的质量和速度,随着数学理论和计算理论的发展,机械优化设计方法也在不断更新,思维更加开阔,各种设计方法也都得到了不同程度的完善。所以机械优化设计不但要深化工程设计理论,更要结合多种学科打开更加广阔的发展未来。

机械优化设计的应用发展分析