2100T整机优化设计说明书
燃机设计与优化
课程设计说明书
学院学部
专业热能与动力工程年级2010级
姓名徐露
学号3010218154
2014 年3 月25 日
2100T柴油机主要技术参数设计与优化
摘要：为了研究柴油机结构参数和运行参数对整机性能的影响，用发动机工作过程仿真软件GT-power对2100T柴油机进行了建模和模拟计算。改变压缩比、喷油提前角及配气相位等参数，比较了不同参数下发动机转矩、功率、油耗、缸燃气最高压力等性能参数，选定了最优化的参数组合。利用优化后的参数再次进行工作过程仿真，通过对比其整机性能参数发现，优化后的柴油机动力性、经济性均有所提高。
关键词：柴油机性能；优化设计；GT-power；压缩比；配气相位、喷油提前角
1.2100T柴油机简介
2100T柴油机为我国70年代左右的产品。该柴油机是100系列的柴油机之一，为立式水冷四冲程柴油机。具有工作可靠性能好，结构紧凑，经济指标低，寿命长，使用方便等特点。移动式，可做拖拉机动力。其主要技术参数如下：
缸径100mm ；
冲程120mm；
压缩比16 ；
额定功率18.4kw ；
额定转速2000r/min ；
比油耗<=252g/kw.h；
1）外形布置特点
2100T型柴油机结构紧凑，外廓尺寸不大。其外形布置的特别之处主要在于进排气门的两侧布置和供油系统和电启动系统的分开布置。
2100T型柴油机为顶置式气门机构。与侧置式相比，结构较为复杂，零件数目较多，在高速往复运动中，使震动和噪声增加，可靠性降低。但在高压缩比的柴油机中，侧置式气门布置在结构上难以实现，必须采用顶置式。
2）主要零部件结构特点
a)活塞连杆组
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆螺栓、轴瓦等组成。
i.2100T柴油机活塞顶部有一浴盆形深坑，活塞头部加工有安装活塞环的活塞环槽，
活塞裙部较长和受侧向里，活塞呈椭圆形。
ii.活塞环包括三道气环及一道油环。第一道气环侧有挖槽，安装时有挖槽的一面必须朝上；第二、三道气环外侧有挖槽。采用合金铸铁制造气环，第一道气环表面镀高性能覆盖层，其余气环表面一般镀锡或进行磷化、硫化处理，使环表面更易于气缸磨合。
iii.2100T型柴油机采用圆柱形中空活塞销，利于减少离心惯性力的影响。一般采用优质低碳钢或低碳合金淬火。
iv.连杆的材料采用40或45号钢，优质中碳钢，主坯用模锻处理或滚压成形，并经调质处理。
连杆小头为短圆管形，小头与杆身之间则采用半径较大的圆弧圆滑过渡，以减少过
渡处得应力集中。
●杆身采用工字形断面，这种形状可以在重量较轻的情况下获得足够的强度和刚度。
●连杆大头采用斜切口，便于装拆是将大头从气缸中抽出。
v.在2100T型柴油机的轴瓦上钻有小孔或铣出环形油槽以便主轴承向连杆轴承输送润滑油，或由连杆小头衬套送油。
b)曲轴飞轮组
曲轴飞轮组是由曲轴、飞轮、齿圈、曲轴正时齿轮、三角皮带轮组成。曲轴主轴颈与连杆轴颈之间有润滑油孔相通。
2100T型柴油机的飞轮直径为Ф440毫米，飞轮齿圈的倒角的一面向外装配到飞轮上面。飞轮壁钻有小孔，这样可以使飞轮外的部分润滑油通过小孔回到油底壳，以保证飞轮面与离合器更好的摩擦传动。主轴颈直径粗而短，空心。曲柄销是枣核型空腔。主轴瓦、连杆轴瓦和止推片的材料均为轧制的耐磨合金。
c)配气正时传动机构
配气机构包括气缸盖总成中的气门和气门驱动机构，还包括齿轮轴、正时齿轮、空气滤清器、进排气管及消音器。
i.凸轮轴
凸轮轴上的凸轮通过气门挺柱、气门推杆和摇臂驱动进、排气门，控制进、排气门得开闭时间。
ii.正时齿轮
凸轮轴和喷油泵均由曲轴前端的正时齿轮经过中间惰轮驱动。机油泵则由曲轴正时齿轮通过其下过机油泵上的中间齿轮驱动。
iii.气门
进气门工作温度低，一般采用合金钢。排气门则用耐热合金钢如4CrSi2等。
d)齿轮传动系
齿轮传动系有曲轴驱动主动轮，通过惰轮带动齿轮轴正时齿轮和机油泵齿轮，以控制配气定时和供油。正时齿轮要求加工精度高，一般用45钢制造。
e)机体组
机体嵌有高磷铸铁制成的湿式汽缸套，其上部的缸套凸缘的下端面边缘在机体缸孔的肩胛上，下部以两只橡胶做的防水圈密封。在机体右侧面有检查窗口，为拆装活塞连杆和检视曲轴连杆机构及轴承。机体上平面除了气缸孔和气门推杆孔外，还有一个通向气缸摇臂轴的润滑油孔及以下与气缸盖相同的冷却水孔。
机体的前端有正时齿轮室，齿轮室装传动齿轮，后端为飞轮盖和盖板，左侧中间装有配气凸轮轴。机体的拱门上有主轴承座，轴承盖同螺栓紧固在轴承座上，曲轴后部有甩油盘，飞轮壳。机体与气缸盖用双头螺栓固紧，各缸套凸肩高出机体平面的高度应一致，高低相差控制在0.05毫米以。
油底用铸铁制成，侧面插有油标尺，便于检查油面的高度。
气缸盖装于气缸体上部，用于密封，材料为灰铸铁。气缸盖上装有喷油器，进排气管，摇臂轴总成等，气缸盖部还有进排气道，冷却水道，机油道。
3）主要系统分析
a)燃烧系统
2100T型柴油机燃烧室是深坑形燃烧室，这样燃烧室是不与冷却水直接接触的，可以减少散热损失，燃烧室布置时本要求与喷油嘴以及气缸在同一中心线上，这样对称布置使热气流匀，为使气缸盖中冷却水道易于布置，喷油嘴倾斜150～250。这样，利于组织进气涡流，形成挤流，对喷雾质量的要求不会太高，利于混合气形成和燃烧。深坑形燃烧室对燃油系统要求降低，并且，由于利用进气涡流加强混合气形成，使空气利用率大大提高，此外，还可以保持燃油率低及起动容易的优点。
b)燃料供应系统
柴油机燃料供应系统包括油泵、柴油滤清器、输油泵、柴油细滤器、喷油泵和燃烧室等。
柴油由油泵首先进入沉流杯，柴油中的水及其基本机械杂质沉积于杯中，较清洁的柴油经管道流向柴油滤清器。同时设有两级滤清器，分别滤除大小颗粒不同的杂质。经过滤清的柴油由输油泵压入喷油泵。输油泵的作用是提高泵油的压力，以克服流动阻力，定时定量的向喷油泵供油，输油泵装在喷油泵上，利用喷油泵凸轮轴上的偏心推动压油。柴油进入油泵后，一部分通过柱塞的压缩使油压提高，高压油按各缸工作次序流向各缸喷油器，然后喷入燃烧室进行燃烧，多余的柴油则经回油管流回柴油滤清器。
c)润滑系统
2100T型柴油机的润滑系统为湿式曲轴箱，压力循环与飞溅复合供油式。
油底壳的机油经过吸滤器的滤网被机油泵吸入，再压送至机油滤清器，经过滤清的机油被送入机体的主油道。机油由此分为两路：一路通至各主轴承，并经过曲轴侧的油孔到达曲柄销，主轴承上还有油孔与各凸轮轴轴承孔向通。凸轮轴后轴承并有一经过机体与气缸盖到达摇臂轴的油孔，另一路经过惰轮轴和惰轮轴辐板流出，润滑惰轮轴及传动齿轮。即曲轴、连杆大头、凸轮轴、摇臂等轴承与传动齿轮均为压力润滑；而气缸套与活塞、连杆衬套及活塞销、凸轮表面等处则为飞溅润滑。
喷油泵与减速器单独成一系统，另外加油润滑。
机体侧盖板上备有加油口及油游标尺，供加油及测量油量用。
润滑系统主要由机油泵、机油滤清器及机油吸滤器等组成。机油滤清器为全流压力绕线式滤芯，而机油吸滤器为网式粗滤器，安装在油底壳。
d)冷却系统
2100T型柴油机的冷却介质是水，即水冷系统且为强制冷却。水冷系统是由散热器、空气-蒸汽阀、风扇、水泵等部件组成。
利用装在水流通路的水泵，向燃机压力供水，强制冷却。水在燃机中循环流动，具有一定压力的冷却水由水泵的出水口通过分水管进入气缸体水套，冷却了高温零件后的热水经过节温器和回水管流入上水箱，热水在流经散热器时，它的热量散入空气，温度降低，低温的水进入下水箱后，在水泵的作用下再去冷却燃机的高温零件。
风扇用来增加流经散热器芯部空气的流量，以提高散热器的散热效率。利用装在散热器水管中的节温器调节流经散热器芯部的热水量，以调节冷却强度，气缸体中的分水
管用来使多缸燃机多个气缸散热均匀的冷却，在分水管纵向位置开有大小不同的出水口，离水泵越近，出口面积越大，多个气缸的冷却强度就越均匀。此外，为控制冷却水强度，在出水处装有计温计。
1.2100T柴油机GT-power建模
其基本结构参数如下表
根据结构参数建模图如下
2.参数优化计算及分析
对上述柴油机模型，额定转速2000r/min。设定23个case，转速由600r/min以100r/min 的幅度增加至2800/min。对该工作过程进行模拟计算，研究一些重要参数对柴油机性能影响的变化规律，绘出速度特性曲线图，并对结果做了相应的分析。
1）压缩比对柴油机性能的影响
压缩比ε=12,14,15,16,17,18,19,20得到柴油机的速度特性曲线
有效燃油消耗率vs 转速
有效转矩vs 转速
基于matlab的齿轮优化设计说明书
机械装备优化设计三级项目题目：基于MATLAB的齿轮优化设计的优化设计班级：12级机械装备二班 设计人员：王守东(120101010236) 荆雪松(120101010215) 武吉祥(120101010219)
一、优化设计问题分析： 所谓优化就是在处理各种事物的一切可能的方案中寻求最优的方案。机械优化设计是把优化理论和技术应用到机械设计中，通过对机械零件、机构乃至整个机械系统的优化设计，使其中某些设计参数和指标获得最优值。绝对的最优，只有在某些理论计算中才能达到，但对于实际的机械优化设计，都带有一定的客观性和相对性。 Matlab 是美国 Mathworks 公司于1967年推出的用于科学计算的可视化软件包。其方便、友好的用户环境、强大的扩展能力使许多领域的科学计算和工程应用节省时间、降低成本和提高效率。 许多机械工程设计都需要进行优化。优化过程可以分为三个部分：综合与分析、评价、改变参数三部分组成。其中，综合与分析部分的主要功能是建立产品设计参数与设计性能、设计要求之间的关系，这也就是一个建立数学模型的过程。评价部分就是对该产品的性能和设计要求进行分析，这就相当于是评价目标函数是否得到改善或者达到最优，也就是检验数学模型中的约束条件是否全部得到满足。改变参数部分就是选择优化方法，使得目标函数（数学模型）得到解，同时根据这种优化方法来改变设计参数 二、优化设计方案选择： 机械设计优化设计中常采用的优化设计方法有进退法、黄金分割法、共轭梯度法、坐标轮换法、复合形法等。下面设计一种齿轮系统，并基于Matlab对系统进行优化设计。 高速重载齿轮时常会受到加速度大、冲击载荷大、启动、制动等
沥青混凝土配合比优化设计
沥青混凝土配合比优化设计 摘要：随着公路建设的快速发展，有关部门制定了新的《公路沥青路面施工技术规范》，完善了沥青混合料配合比设计方法，本文根据新《规范》的要求，提出了沥青混合料配合比的优化设计，分别从三个方面进行：目标设计、生产设计和生产验证，分析了矿料间隙率对沥青混合料性能的影响规律，针对不同情况的空隙率和稳定度，提出了相应的调整方法，并通过马歇尔实验，来加以检验。关键词：沥青混合料配合比马歇尔试验生产配合比 一、前言 近年来，沥青混凝土路面应用越来越广泛，沥青混凝土配合比直接影响路面的质量，关系到路面的使用寿命。同时，还关系到行车舒适性和安全性。保证路面的质量，从施工的全过程加以控制管理，尤其对沥青混凝土配合比足够重视、认真对待、精心研究、优化设计，最终达到经济、科学、可行、便于施工。如何进行沥青混凝土配合比优化设计是道路技术人员亟待解决的难题。 二、沥青混合料配合比优化设计 《沥青混合料配合规范》规定采用三个阶段进行沥青混合料的配比设计，这三个阶段分别是：目标配合比设计；生产配合比设计和生产配合比的验证。该配比方法可以使配比过程程序化、深入化，有助于设计结果更符合生产需求，充分指导施工过程。 (一)目标配合比设计
目标配合比设计是整个过程的开始，结合施工文件要求，选择相应的材料，计算矿料级配比，选择最佳状态的配合比。在计算过程中，通常使试配结果尽量靠近级配范围的中间值，根据《规范》中推荐的，结合实践经验固定一个最佳沥青含量的范围，设计出不同油石比的配置的5到6组材料试件，每组间隔是0.5%，然后分别进行马歇尔稳定度、空隙率、试件密度、流值、沥青最佳沥青用量oac，然后再按最佳沥青用量oac制件，做水稳定性检验和高温稳定性检验。最后，判定实验结果，如果达不到设计文件要求则另选材料、调整配合比或者采用其他方法继续做试验，直到符合要求，确定理想的目标配合比。 在目标配合比设计过程中，必须重视两个重要指标：混合料空隙率和稳定度。沥青混合料的空隙率是反映沥青路面泛油、松散、裂纹、车辙等病害的最重要指标，矿料间隙率是综合反映沥青混合料质量状况的核心指标，对沥青混合料设计、生产的质量控制有重要作用。这两个指标对调整混合料稳定性和耐久性特别重要, 下面是对他们之间的关系的分析，并根据存在的不同的状态，提出了相应的处理措施。 （1）空隙率低，稳定度低。当空隙率低时，可以选择多种方法来增加空隙率：首先，调整矿料的级配，在规定允许的范围之内，适当增加粗集料的比例，同时减小细集料的比例；如果沥青混合料的油石比高于正常量，并且不能被矿料吸收时，可以适当的降低油
优化设计试卷练习及答案
-- 一、填空题 1．组成优化设计数学模型的三要素是 设计变量 、 目标函数 、 约束条件 。 ２.函数()22121212,45f x x x x x x =+-+在024X ??=????点处的梯度为120-?? ????，海赛矩阵 为2442-????-?? 3.目标函数是一项设计所追求的指标的数学反映，因此对它最基本的要求是能用 来评价设计的优劣，，同时必须是设计变量的可计算函数 。 4.建立优化设计数学模型的基本原则是确切反映 工程实际问题,的基础上力求简洁 。 ５.约束条件的尺度变换常称 规格化,这是为改善数学模型性态常用的一种方法。 6．随机方向法所用的步长一般按 加速步长 法来确定，此法是指依次迭代的步 长按一定的比例 递增的方法。 7.最速下降法以 负梯度 方向作为搜索方向，因此最速下降法又称为 梯 度法,其收敛速度较 慢 。 8.二元函数在某点处取得极值的充分条件是()00f X ?=必要条件是该点处的海赛矩 阵正定 9.拉格朗日乘子法的基本思想是通过增加变量将等式约束 优化问题变成 无 约束优化问题,这种方法又被称为 升维 法。 10改变复合形形状的搜索方法主要有反射，扩张，收缩，压缩 １1坐标轮换法的基本思想是把多变量 的优化问题转化为 单变量 的优化问题 12.在选择约束条件时应特别注意避免出现 相互矛盾的约束, ,另外应当尽量减少不必要的约束 。 1３.目标函数是n 维变量的函数，它的函数图像只能在n+１， 空间中描述出来,为了在n 维空间中反映目标函数的变化情况,常采用 目标函数等值面 的方法。 1４．数学规划法的迭代公式是 1k k k k X X d α+=+ ，其核心是 建立搜索方向， 和 计算最佳步长 15协调曲线法是用来解决 设计目标互相矛盾 的多目标优化设计问题的。 １６.机械优化设计的一般过程中， 建立优化设计数学模型 是首要和关键的一步，它是取得正确结果的前提。 二、名词解释 1.凸规划 对于约束优化问题 ()min f X ..s t ()0j g X ≤ (1,2,3,,)j m =??? 若()f X 、()j g X (1,2,3,,)j m =???都为凸函数,则称此问题为凸规划。 2.可行搜索方向 是指当设计点沿该方向作微量移动时，目标函数值下降,且不会越出可行域。 3．设计空间：ｎ个设计变量为坐标所组成的实空间，它是所有设计方案的组合 4.．可靠度 5.收敛性 是指某种迭代程序产生的序列(){}0,1,k X k =???收敛于1lim k k X X +*→∞ = 6.非劣解：是指若有m 个目标()()1,2,i f X i m =???,当要求ｍ-1个目标函数值不变坏时,找不到一个X,使得另一个目标函数值()i f X 比()i f X *,则将此X *为非劣解。 7. 黄金分割法：是指将一线段分成两段的方法，使整段长与较长段的长度比值等于较长段与较短段长度的比值。 8.可行域:满足所有约束条件的设计点，它在设计空间中的活动范围称作可行域。 9.维修度 略 三、简答题 1．什么是内点惩罚函数法?什么是外点惩罚函数法?他们适用的优化问题是什么?在构造惩罚函数时,内点惩罚函数法和外点惩罚函数法的惩罚因子的选取有何不同？
提出的问题要优化设计
提出的问题要优化设计 陶行知先生说：“发展千千万，起点是一问”。课堂教学中，教师每提出一个问题，就给学生提供一次学习、思考、提高的机会，就能促进学生的不断发展。但也并不意味着提问越多越好。教师的提问要适时、适度、适量，提出的问题要有教学价值，问题设计要科学精当。教师一般可在新课导入、主题学习、课堂小结等阶段进行提问，引发学生思考，有效地组织课堂教学。 1、导入新课。良好的开端等于成功的一半。上课之初的提问，其主要功能在于迅速吸引学生注意力，使学生立即进入学习状态，激发学习兴趣，为课堂学习创设良好的学习氛围。 德国著名教育家赫尔巴特指出：“兴趣是教学的基础，教师在任何一个阶段里都要注意激发学生的兴趣，必须注视学生的反应是否自然发生，如果自然发生则被称为是注意的，教学本身就是有兴趣的”。因此，导入新课时的提问，其目的是为了创设学习的条件，其要旨在于激发兴趣。教师可因生、因时、因材，细观察、巧琢磨，创设新颖的情景，设计新奇的问题。问题的设置一定要巧妙、生动、形象、直观、贴近学生实际经验，发人深思，给学生以强烈的刺激，引起其反映，吸引其注意力，激发其求知欲。比较好的做法是，教师根据学习知识间的内在联系，设计成由浅入深的问题链，进行诱导式提问，不断激发学生的兴趣，使学生及早进入最佳学习状态，从而提高课堂教学效率。 2、主题学习。历史教材的每一节内容就是学习的一个大主题，其下的每一个子目就是一个小主题。这些主题是教学的主体内容，是学习的重点。学习主题时，提问的有效性往往决定着一节课教学的成败。因此，教师要采用多种形式，如设疑启智、联系实际、以旧促新等，科学地设计问题，最大限度地激发学生学习的积极性。（1）设疑启智：“疑是思之始，学之端”。著名教育家第斯多惠认为教学的基本方法是一种归纳的或诱导的、分析的、回归的、启发式的教学方式。这就要求教师在教学中善于设疑，创设科学的诱导源或启发源，以最大化地激发学生的求知欲，引导学生积极探索，勇于创新。设疑启智的要旨在于“设疑—探疑—质疑—释疑”，在这一过程中，让疑问激发学生兴趣，让学生在解决疑问的过程中，体验成功与快乐，提高思维的广度与深度，启迪智慧。 （2）联系实际：就是从社会热点与生活热点入手，从学生的认知实际出发，设计问题，提高学习效率。如台湾问题，教师可提供当前的重要材料，如台独活动的猖獗、两岸的交流、我国政府对台湾的政策、美国政府有关台海问题的政策等，进行设计问题，引发学生的思考，使学生加深对台湾问题的认识，从而激发学生的爱国情感，培养奋发向上的斗志。联系实际，贴近生活，生动活泼，使学生感到亲切，容易激发学生学习的热情，有助于引导学生以史为鉴、古为今用，从历史的高度来把握问题，总揽全局，提高对历史学习的驾驭能力。 （3）以旧促新：就是从学生已有的认知水平与学习经验出发，抓住新旧知识之间的内在联系，创设问题情景，以旧启新，新旧整合。在巩固学生已有知识的前提下，突破学习的
YJK软件的优化设计
Y J K软件的优化设计Prepared on 21 November 2021
一、当前软件(PKPM)主要问题 1、计算模型落后甚至不正确的若干方面 2、采用的算法不完全满足规范要求的若干方面 3、采用的过于简化的计算模型的若干方面 4、设计观念已经落后的若干方面 5、计算模型粗放忽略了结构有利要素的若干方面 6、涉及优化的关键环节缺失的若干方面 7、不开放接口的封闭观念 1、计算模型落后甚至不正确的若干方面 （1）基础筏板、桩筏或桩承台有限元计算常给出配筋异常大的结果（2）楼板按照单房间的导致支座钢筋偏大； （3）基础冲切计算流程错误导致筏板承台厚度过大； （4）承台独基与地基梁的重复计算造成重复布置 2、采用的算法不完全满足规范要求的若干方面 （1）剪力墙边缘构件配筋的单肢配筋方式配筋过大或不够； （2）柱剪跨比按简化计算方法常导致短柱过多超限过多； （3）型钢混凝土柱的配筋按不同规程才可优化 3、采用的过于简化的计算模型的若干方面 （1）对弹性时程分析结果只能作全楼统一的地震作用放大； （2）对活荷载的折减系数、重力荷载代表值系数只能设置全楼统一的数值； （3）施工模拟计算不能胜任目前多种工程需要； （4）转换梁按照梁杆件计算模型导致易发生抗剪抗弯超限； （5）地下室外墙的计算模型不合理导致地下室外墙过大的配 筋设计； （6）基础考虑上部楼层刚度的计算不全面； 4、设计观念已经落后的若干方面 认为梁设计时考虑楼板的壳元计算减少梁的配筋偏于不安全 5、计算模型粗放忽略了结构有利要素的若干方面 （1）地下1层以下地下室的不需按抗震设计； （2）梁配筋计算没有考虑支承梁的柱的宽度影响； （3）应正确区分框架梁与非框架梁； 6、涉及优化的关键环节缺失的若干方面 （1）基础承载力验算；
隧道二次衬砌混凝土配合比的优化设计
隧道二次衬砌混凝土配合比的优化设计 摘要：介绍了采用粉煤灰和高效减水剂，同时运用正交试验设计方法，并利用正交试验结果，采用综合平衡法分析水泥混凝土各组成材料用量对混凝土各项指标的影响。分析了掺粉煤灰和高效减水剂的大流动度泵送砼的社会效益和经济效益。 关键词：大流动度泵送砼，粉煤灰，正交试验设计 大流动度砼以其优越的流动性和良好的和易性，被广泛的用于泵送施工，在泉州晋石高速隧道二次衬砌中应用大流动度防水砼，最初设计的防水砼配合比为：水泥325 kg、水178 kg、砂767 kg、石1059 kg、粉煤灰71 kg、外加剂7.92 kg（萘系）。由于材料消耗量大，从而造成施工成本上升，减少企业利润空间。经过研究，决定采用掺粉煤灰和高效减水剂（聚羧酸）的技术对混凝土配合比进行优化设计。 1原材料选用和技术性能 1)粉煤灰：厦门华金龙建材有限公司F类II级粉煤灰。 2)水泥：选用漳平红狮水泥有限公司生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥。 3)粗集料：选用当地华表山隧道洞渣加工的4.75～31.5mm合成级配碎石。经计算，掺配比例为16～31.5mm占30%、9.5～16mm占60％、4.75～9.5mm占10％，其中针片状含量5.9％、含泥量0.8％、压碎值10.8%。 4)细集料：选用华山砂场天然河砂。细度模数2．68，中砂，Ⅱ区级配。含泥量1.6％。 5)外加剂：为提高混凝土和易性．提高密实度和早期强度，选用湖北强达有限公司生产的QD高效减水剂，减水率≥ 25％。 2 试验方案 影响混凝土性能的因素较多，如混凝土的水胶比、粉煤灰掺率、水泥用量、粗集料的最大粒径、砂率、以及混凝土搅拌工艺和浇筑方法等。 2．1 因素与水平表 大流动度防水混凝土配合比设计应满足设计要求的抗压强度和施工要求的均匀性、和易性及抗渗等级。 根据工程的要求和材料现状．经过初步分析计算，选择粉煤灰掺率、砂率及
旅游线路的优化设计
2011年第八届苏北数学建模联赛 承诺书 我们仔细阅读了第八届苏北数学建模联赛的竞赛规则。 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与本队以外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们愿意承担由此引起的一切后果。 我们的参赛报名号为： 3979 参赛组别（研究生或本科或专科）： 本科组 参赛队员 (签名) ： 队员1： 队员2： 队员3： 获奖证书邮寄地址： 浙江省杭州市滨文路浙江中医药大学
编号专用页 参赛队伍的参赛号码：（请各个参赛队提前填写好）： 3979 竞赛统一编号（由竞赛组委会送至评委团前编号）： 竞赛评阅编号（由竞赛评委团评阅前进行编号）：
题目旅游线路的优化设计 摘要 本文主要研究最佳旅游路线的设计问题。线路的设计主要受旅游费用、旅游时间、可游览景点数的制约。这三个因素只要有一个或两个确定，那么就能建立数学模型求出第三个因素的最优解，然后在满足相应约束条件下，设计出最佳旅游线路。 第一问是在时间不限，旅游景点数确定的条件下，设计出旅游费用最少的旅游线路。我们建立了一个最优规划模型，以最少的旅游费用游完十个景点为目标。先通过网络查出一个地点到其他十个地点的最便宜的交通费，再引入0-1变量表示游客是否在一个点住宿，从而推导出总旅游花费的函数表达式，给出相应的约束条件，使用lingo编程对模型求解。最佳路线：徐州→常州市恐龙园→黄山市黄山→舟山市普陀山→武汉市黄鹤楼→九江市庐山→洛阳市龙门石窟→西安市秦始皇兵马俑→祁县乔家大院→八达岭长城→青岛市崂山→徐州 第二问是在旅游费用不限的情况下，设计出以最少的时间游完十个景点的旅游路线。同样是建立一个最优规划模型，以最短时间游完十个景点为目标，先通过网络查出一个地点到其他十个地点最快捷的交通方式的时间，推导出总交通花费时间和在各景点的总停留时间的函数表达式，给出相应的约束条件，使用lingo编程对模型求解。最佳路线：徐州→常州市恐龙园→九江市庐山→武汉市黄鹤楼→西安市秦始皇兵马俑→祁县乔家大院→洛阳市龙门石窟→八达岭长城→青岛市崂山→舟山市普陀山→黄山市黄山→徐州 第三问是在旅游时间不限，以用2000元的旅游费用游览的景点数最多为目标。这里要引入0-1变量来判断游客是否游览某景点，再利用问题一建立的旅游费用模型，得
优化设计小论文
优化设计小论文
机械优化设计 优化设计是20世纪60年代初发展起来的一门新的学科,也是一项新的设计技术。它是将数学规划理论与计算技术应用于设计领域, 按照预定的设计目标,以电子计算机及计算程序作为设计手段,寻求最优设计方案的有关参数,从而获 得较好的技术经济效益。机械的研究和应用具有悠久的历史,它伴随甚至推动了人类社会和人类文明的发展。机构学研究源远流长, 但从古到今,机构学领域主要研究三个核心问题, 即机构的构型原理与新机构的发明创造、机构分析与设 计的运动学与动力学性能评价指标、根据性能评价指标分析和设计机构。机构 是组成机械的基本单元,一般机械都是由一个或多个机构组成。对于机构的研究, 能够为发明、创造新机械提供理论、资料和经验。而对于机构的优化设计, 使 机构具有确定的几何尺寸,能够满足运动学要求, 并能实现给定的运动规律,这 些能够为某些具体的机械设计, 使机械满足某些特定的功能提供了可靠的依 据。 机械设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能最主要的因素。从 工程设计基础和目标上可将设计分为：新型设计(开发性设计)、继承设计、变 型设计(基于标准型的修改)。所谓新型设计，即应用成熟的科学技术或经过实 验证明可行的新技术，设计未曾有过的新型机械，主要包括功能设计和结构设计，是机械设计发展的方向所在，然而贯穿其中的关键环节即是设计的方法和 实现的手段。人类一直都在不断探索新方法和新设计理念。从17 世纪前形成的直觉设计过渡到经验设计和传统设计，直到目前的现代设计[1]，从静态、经验、手工式的‘安全寿命可行设计’方法发展到动态、科学、计算机化、自动化的 优化设计方法，已将科学领域内的实用方法论应用于工程设计中了。 机械优化设计基本思路是在保证基本机械性能的基础上，借助计算机，应 用一些精度较高的力学/ 数学规划方法进行分析计算，让某项机械设计在规定 的各种设计限制条件下，优选设计参数，使某项或几项设计指标（外观、形状、结构、重量、成本、承载能力、动力特性等）获得最优值。
高抗硫酸盐混凝土配合比优化设计
高抗硫酸盐混凝土配合比优化设计 摘要：某工程引水隧洞地下水中SO42-总磷含量超标，对混凝土有强结晶型腐蚀和污染引水水体的风险。因此在混凝土施工前，对该引水隧洞混凝土进行抗硫酸盐侵蚀性试验。本文介绍了硫酸盐对混凝土的侵蚀影响，高抗硫酸盐混凝土原材料的选择，及通过掺粉煤灰的方式对高抗硫酸盐混凝土配合比进行优化设计。 关键词：配合比设计；抗腐蚀性；高抗硫酸盐混凝土 1.引言 某工程引水隧洞附近有一些化工企业，其中某集团磷石膏渣场距引水隧洞约1km，而该洞段位于岩溶极发育区域，存在有机物渗透对工程及水质带来较大危害的风险。根据对该区段地表和地下水体抽样检测，地下水中SO42-总磷等含量超标，因此对该区段采取有针对性的防渗和防腐处理措施。故进行混凝土抗硫酸盐侵蚀性试验，以确保工程质量。 2.混凝土受硫酸盐侵蚀的影响因素 硫酸盐对混凝土侵蚀作用非常复杂，其中包括物理方面和化学方面的侵蚀。受硫酸盐侵蚀的影响因素也有很多，主要体现在内部因素和外部因素。内部侵蚀是由于混凝土组分本身带有的硫酸盐引起，主要体现在混凝土自身的性质包括水泥、活性掺合料和水胶比，施工质量水平等；外部侵蚀是环境中的硫酸盐对混凝土的侵蚀，包括硫酸根离子浓度和环境PH值、混凝土的工作环境条件等。 3.原材料选用 3.1 水泥 水泥对混凝土的抗腐蚀性能起决定性的作用，混凝土中的硅酸三钙的含量过高，易于受到硫酸盐的侵蚀生成石膏。如果混凝土中铝酸三钙过多，则易于生成过多的钙矾石，在侵蚀环境下导致膨胀破坏。根据工程设计要求，结合高抗硫酸盐水泥的特性，本次试验混凝土选用P?HSR 42.5高抗硫酸盐水泥。 依据GB748标准要求，对高抗硫酸盐水泥进行标准稠度用水量、凝结时间、安定性、比表面积、密度、抗压强度、抗折强度、铝酸三钙（C3A）含量、抗硫酸盐性等指标检测，试验结果均满足标准要求，抗硫酸盐性14d≤0.04％。试验结果见表3.1。 4.混凝土配合比设计及试验方法 4.1 配合比基本参数选择试验 在配合比设计过程中充分利用粉煤灰对降低混凝土水化热和后期强度的贡献，以及对混凝土抗侵蚀的作用，选出粉煤灰的合理掺量，全面考虑合理的骨料级配对混凝土工作性和可泵性的影响和耐久性抗侵蚀能力。通过对减水剂不同掺量下的混凝土性能试验，泵送剂的最优掺量为1.0％、对石子级配组合进行容重试验，并结合工程经验，选用二级配粒径为 5mm～20mm：20mm～40mm比例为45：55。 4.2 水胶比与强度关系 当混凝土原材料、生产工艺以及工序既定的情况下，混凝土的性能主要取决于水胶比的大小。水胶比越大混凝土的强度越低，水胶比越小混凝土的强度越高，抗侵蚀能力就越强。配合比设计过程中首先进行基准用水量与砂率试验，然后进行水胶比与强度关系试验，对水胶比与强度统计计算回归方程，利用设计强度等级计算配制强度，将配制强度带入回归方程
下料问题的优化设计
题1、[下料问题的优化设计]某车间有一大批长130cm的棒料，根据加工零件的要求，需要从这批棒料中成套截取70cm长的毛坯不少于100根，32cm 长的毛坯不少于100根，35cm长的毛坯不大于100根。要求合理设计下料方案，使剩下的边角料总长最短。 根据题目意义，运用优化设计理论和方法，完成设计全过程;工程问题分析：数学模型建立及特征分析：优化方法选择；优化程序设计（解析优化）；计算结果分析；结论及体会。 基于MATLAB一维优化下料问题分析 0 前言 生产中常会通过切割、剪裁、冲压等手段，将原材料加工成所需大小零件，这种工艺过程，称为原料下料问题。在生产实践中，毛坯下料是中小企业的一个重要工序。怎样减少剩余料头损失是节约钢材、降低产品成本、提高企业经济效益的一个重要途径。在毛坯下料中我们常会遇到毛坯种类多、数量大的情况，如不进行周密计算则因料头而造成的钢材损失是相当可观的。为使料头造成的钢材损失减少到最小程度，我们可依据预定的目标和限制条件统筹安排，以最少的材料完成生产任务。
1 一维优化下料问题的具体模型分析 设原材料长度为L,数量充足。需要切割成n (n≥0)种不同规格的零件,根据既省材料容易操作的原则，人们已经设计好了n 种不同的下料方式，设第j 种下料方式中可下得第i 种零件 ij a 个,又已知第i 种零件得需要量为i b 个, j x 表示第 j B 种下料方式所消耗得零件数目, j c 表示第 j B 种下料方式所得余料(j=1, 2 , ?, n, j x ∈ Z)。满足条件的切割方案有很多种,现在要求既满足需要又使所用原材料数量最少,即最优下料方案满足:μｐ=min (∑j c j x )约束条件:∑ ij a j x =i b , j x ∈Z 。 线性规划数学模型 根据线性规划算法，约束条件包括两部分：一是等式约束条件，二是变量的非负性。出变量的非负要求外，还有其他不等式约束条件，可通过引入松弛变量将不等式约束化成等式约束形式。如果是求最大值的,则松弛模型最优解对应的目标函数值必大于或等于整数规划最优解对应的目标函数值；如果问题是求最小值，则松弛模型最优解对应的目标函数值必于或等于整数规划最优解对应的目标函数值。因此对于最优下料方案模型为： []()1 1 min 1n p j j j n ij j j j j f c x a x b x z μ==+? ==???=???∈??∑∑ 由式(1)的线性规划(LP)引入松弛变量
配合比优化措施
配合比经济优化、降本增效的措施分析 因为配合比的经济优化必须是对应同一个地区、原材料的来源、各个单位的混凝土生产控制水平、施工季节的不同、混凝土生产、运输、浇筑浇捣、养护方式等的不同，所以配合比的优化只能从理论上从配合比设计、配合比在生产中的优化等方面进行分析。重在施工中的控制。 一、配合比理论设计 1、正确选择材料 混凝土使用的材料种类较多,我们根据材料标准、使用说明书及实际经验,将混凝土常用的材料进行归纳整理,了解其特性,如水泥的凝结时间、保水性、耐热性、抗腐蚀能力,砂子的细度模数、级配区、含泥量、泥块含量,石子的颗粒级配、含泥量、泥块含量、针片状含量,外加剂的掺量、减水效果、对凝结时间和强度的影响程度。掌握材料间的适宜性,也就是什么样的水泥与什么样的外加剂适应,有抗腐蚀要求时用什么样的材料,混凝土各强度等级对材料的具体要求等,确保材料选择正确。可行性分析: (1) 水泥检验采用国际上通用的《水泥胶砂强度检验方法》( ISO 法) ,使水泥胶砂强度更真实地反映了水泥在混凝土中的使用效果。按照ISO 法检验得到的水泥胶砂强度进行配合比设计,依据更具有科学性。 (2) 随着建筑技术的发展,各种各样的外加剂不断涌现,特别是减水剂和泵送剂的大量应用,不仅改变了混凝土的各种性能,而且为混凝土施工工艺的发展和混凝土新品种的发展创造了良好的条件。 (3) 在混凝土中掺入粉煤灰,由于粉煤灰中含有大量球型颗粒,可以改善粉煤灰混凝
土拌和物的泵送性能和在振动外力作用下密实成型的性能。粉煤灰是一种工业废渣,价格低廉,在本地区具有充足的货源,大港发电厂粉煤灰年产量达18 万吨～20 万吨,且多为Ⅰ、Ⅱ级灰。 2、混凝土理论配合比设计 配合比设计是根据现场施工特点在混凝土最大密实度理论的基础上, 考虑集料比表面积对起润滑作用的浆体数量的影响, 根据工艺特点, 使填满集料孔隙外提供混凝土工作性的过剩浆体量最佳、性能最优的过程。配比设计应优先采用正交法设计统计分析技术确定合适的各配比参数, 提高工作效率。对于配合比设计方法, 规范已有详细规定, 但不论采用假定容重法、体积法还是经验法, 主要有以下几个过程: ( 1) 根据施工要求确定混凝土配制强度和施工坍落度。配合比设计应保证混凝土在浇筑时达到要求的性能, 这就要求设计初始工作性能高于浇筑工作性, 应考虑运输、密实等过程对工作性的要求及经此过程引起的工作性损失问题。在室内试配设计时,可先设计低坍落度混凝土, 然后通过掺入推荐掺量外加剂或增加水泥浆量来调整至设计坍落度。配制强度的富裕( 标准差) 应与施工控制水平相一致, 考虑到经济和安全因素, 一般现场配比设计标准差不宜低于5.0MPa, 现场配比设计28d 强度富裕宜控制在8~12MPa。 ( 2) 确定单位用水量, 选择水灰比。根据集料粒形、级配和外加剂的性能来综合确定用水量。由于水灰比决定着水泥浆体的空隙率, 对于给定的材料, 混凝土强度只取决于水灰比, 因此应尽量找到选定材料水灰比和强度之间的关系, 以确定合适的水灰比。在没有经验资料前, 应依照鲍罗米公式根据水泥强度和设计强度来计算水灰比, 但无论何时水灰比均应同时满足强度和耐久性要求。 ( 3) 确定混凝土砂率, 计算单位混凝土粗、细集料用量。砂率根据混凝土类型、坍
配合比优化设计技术应用与研究
配合比优化设计技术应用与研究 发表时间：2018-04-18T10:45:18.653Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第32期作者：党昆鹏 [导读] 从目前建筑企业的发展形式上看，由于建筑施工是一项比较复杂的施工体系。 宜昌正信建筑工程试验检测有限公司湖北省宜昌市 430000 摘要：随着社会的发展，我国的工程建设发展迅速，混凝土的应用越来越广泛。混凝土配合比设计与混凝土的工程性能和单价、成本密切相关，通过提升拌和楼的生产管理水平、降低混凝土配制强度的标准差，进行混凝土配合比的优化设计，进一步将混凝土的工程性能和单价成本优化，体现其经济效益。 关键词：配合比设计；优化设计；研究应用；混凝土；重要性 引言 从目前建筑企业的发展形式上看，由于建筑施工是一项比较复杂的施工体系，在其施工过程中难免会存在一些质量问题，这也成为制约建筑企业发展的主要因素。然而，高性能混凝土的出现有效的缓解这一问题，高性能混凝土不仅具有超高的耐久性、工作性以及强度性，而且还是一种可持续发展的建筑施工材料。 1混凝土配合比设计 1.1满足规程规范要求 目前常用的混凝土配合比设计规程规范有《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55－2011）、《水工混凝土配合比设计规程》（DL/T5330－2015）、《水工混凝土试验规程》（SL352－2006）和《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30－2014）四类。前三类混凝土配制强度以混凝土的立方体抗压强度为设计标准，后一类的混凝土配制强度以混凝土的抗弯拉强度为设计标准。采用不同的规程规范，就是完全相同的强度等级混凝土也会设计出不同的混凝土配合比，主要就是因为不同行业的规程规范中对混凝土配制强度中的标准差的规定不一样（表1、2）。以C25强度等级混凝土的配制强度为例：以《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55－2011为设计标准，混凝土的配制强度为33．2MPa；以《水工混凝土配合比设计规程》DL/T5330－2015、《水工混凝土试验规程》SL352－2006为设计标准，混凝土的配制强度为31．6MPa，前者比后者高1．6MPa。 1.2满足设计和施工性能要求 主要满足混凝土拌和物的和易性、硬化后的混凝土物理力学性能和混凝土的耐久性。混凝土拌和物的和易性主要是指混凝土的坍落度（碾压混凝土的VC值）、扩散度；硬化后的混凝土物理力学性能主要有抗压强度、抗折强度、抗冲磨强度、抗拉强度、弹性模量和早期的抗裂性能；混凝土的耐久性主要有抗碳化性能、抗氯离子侵蚀性能、抗硫酸盐侵蚀性能和抗冻性能。混凝土的施工性能要求就是要满足现场施工的需要。 1.3满足经济合理要求 合理选择混凝土原材料应本着因地制宜、就地取材的原则，在有选择的情况下尽可能地选择品质最好的砂石骨料并应优先选用人工骨料。混凝土的掺合料是粉煤灰、火山灰、高炉矿渣粉，而最常用的是粉煤灰，其主要作用为三个效应：即粉煤灰的形态效应，活性效应及微集料效应；应选择与混凝土等级相适应的水泥品种及强度等级；选择与水泥相容性较强的外加剂。待水泥、掺合料、砂石骨料和外加剂等原材料均相对固定后，利用技术手段对混凝土原材料实施最优比例的技术组合，进而实现混凝土配合比设计经济合理的要求。 2混凝土配合比的优化设计 混凝土配合比优化设计的目的旨在降低混凝土强度的标准差，通过降低混凝土强度标准差（不低于混凝土配合比设计规程规范所要求的最低标准差）来降低混凝土的配制强度，在满足混凝土工程性能的前提下，相对节约混凝土单位体积的原材料用量，降低混凝土的单价成本，从而实现通过混凝土配合比优化设计降低混凝土单价成本的目的，增加经济效益。混凝土配合比的优化设计是一个不断统计分析、不断试验、不断提升的重复循环过程。混凝土配合比优化的主要手段是降低混凝土强度的标准差。混凝土强度标准差在一定程度上反映了混凝土搅拌站的生产管理水平。混凝土拌和楼的生产管理水平和技术水平越高，混凝土强度标准差就越小。降低混凝土强度标准差的具体途径是：（1）细化混凝土配合比设计，在混凝土配合比设计过程中因施工因素常常将混凝土的设计坍落度范围扩大，如将泵送混凝土的坍落度经常设计为120～160mm或者140～180mm，坍落度的区间范围变大后，混凝土的强度波动范围就会变大，混凝土强度的离差系数就会变大，混凝土的强度标准差亦会变大。在实际的配合比设计过程中，将泵送混凝土的坍落度区间范围适当缩小至20mm，如120～ 140mm、140～160mm或160～180mm来减少混凝土强度的波动，降低混凝土强度标准差；（2）混凝土原材料的品质应相对稳定，混凝土原材料的品质波动越大，混凝土强度的波动范围就越大；混凝土原材料的品质稳定，其混凝土强度也相对稳定。（3）混凝土拌和楼的计量设备应准确且稳定，混凝土拌和楼的操作人员要熟练、有经验、有责任心，拌和楼的混凝土生产要稳定。对混凝土拌和楼来说，混凝土强度最重要的一点是稳定，稳定的混凝土强度可以降低混凝土强度标准差；（4）混凝土抗压强度试验的取样要有代表性、均匀、能够切实反映混凝土的实际情况；反之，无代表性的混凝土试样会给混凝土抗压强度的数理统计带来较大的偏差。混凝土强度标准差按照同品种混凝土、同生产工艺和同混凝土配合比（简称“三同”）的设计龄期抗压强度、连续试件总数不少于30组进行统计计算。（5）混凝土耐久性。在进行高性能混凝土的配制过程中，与普通的混凝土配制方式不同，其首先考虑的是混凝土的耐久性能。其具体包括抗冻性、体积稳定性、抗渗性等等。由于大多数有害物质会通过水进入到混凝土中，对混凝土造成不同程度的影响，因此，抗渗性是影响混凝土耐久性能的一个最主要因素。强度是混凝土的最基本的性能特征。对于高层建筑来说，混凝土的强度对其有着重要的影响。通常情况下，如果水胶比不高于 0． 4，各种强度的混凝土都可做成高性能混凝土。而对于混凝土性能强度影响最大的两个因素包括矿物掺量和水胶比。 3混凝土配合比优化设计的步骤 （1）在按混凝土施工配合比实施生产后，对“三同”混凝土进行连续取样不应少于30组，按照设计龄期进行混凝土的强度试验，根据试验结果统计并分析出近期的混凝土强度标准差值。（2）将统计分析出的混凝土强度统计标准差值与混凝土施工配合比中的混凝土配制强度标准差值进行比较，如果混凝土施工配合比中的混凝土配制强度标准差值减去统计出的混凝土统计强度标准差值≧1MPa，则按照统计出的
优化设计习题答案精编版
第一、填空题 1.组成优化设计数学模型的三要素是 设计变量 、 目标函数 、 约束条件 。 2.函数()2 2 121 212,45f x x x x x x =+-+在024X ??=????点处的梯度为120-?? ???? ，海赛矩阵 为2442-????-?? 3.目标函数是一项设计所追求的指标的数学反映，因此对它最基本的要求是能用 来评价设计的优劣，，同时必须是设计变量的可计算函数 。 4.建立优化设计数学模型的基本原则是确切反映 工程实际问题，的基础上力求简洁 。 5.约束条件的尺度变换常称 规格化，这是为改善数学模型性态常用的一种方法。 6.随机方向法所用的步长一般按 加速步长 法来确定，此法是指依次迭代的步 长按一定的比例 递增的方法。 7.最速下降法以 负梯度 方向作为搜索方向，因此最速下降法又称为 梯 度法，其收敛速度较 慢 。 8.二元函数在某点处取得极值的充分条件是()00f X ?=必要条件是该点处的海赛矩阵正定 9.拉格朗日乘子法的基本思想是通过增加变量将等式约束 优化问题变成 无 约束优化问题，这种方法又被称为 升维 法。 10改变复合形形状的搜索方法主要有反射，扩张，收缩，压缩 11坐标轮换法的基本思想是把多变量 的优化问题转化为 单变量 的优化问题 12．在选择约束条件时应特别注意避免出现 相互矛盾的约束， ，另外应当尽量减少不必要的约束 。 13．目标函数是n 维变量的函数，它的函数图像只能在n+1, 空间中描述出来，为了在n 维空间中反映目标函数的变化情况，常采用 目标函数等值面 的方法。 14.数学规划法的迭代公式是 1k k k k X X d α+=+ ，其核心是 建立搜索方向， 和 计算最佳步长 15协调曲线法是用来解决 设计目标互相矛盾 的多目标优化设计问题的。
机械结构优化设计
机械结构优化设计 ——周江琛2013301390008 摘要：机械优化设计是一门综合性的学科，非常有发展潜力的研究方向，是解决复杂设计问题的一种有效工具。本文重点介绍机械优化设计方法的同时，对其原理、优缺点及适用范围进行了总结，并分析了优化方法的最新研究进展。关键词：优化方法约束特点函数 优化设计是一门新兴学科,它建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上,通过计算机的数值计算,能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案,使期望的经济指标达到最优,它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题,优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法,因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。优化设计主要包括两个方面:一是如何将设计问题转化为确切反映问题实质并适合于优化计算的数学模型,建立数学模型包括:选取适当的设计变量,建立优化问题的目标函数和约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式,约束条件反映的是设计变量取得范围和相互之间的关系;二是如何求得该数学模型的最优解:可归结为在给定的条件下求目标函数的极值或最优值的问题。机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的形态、几何尺寸关系或其它因素的限制范围内,以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象,选取设计变量,建立目标函
数和约束条件,并使目标函数获得最优值一种现代设计方法,目前机械优化设计已广泛应用于航天、航空和国防等各部门。优化设计是20世纪60年代初发展起来的，它是将最优化原理和计算机技术应用于设计领域，为工程设计提供一种重要的科学设计方法。利用这种新方法，就可以寻找出最佳设计方案，从而大大提高设计效率和质量。因此优化设计是现代设计理论和方法的一个重要领域，它已广泛应用于各个工业部门。优化方法的发展经历了数值法、数值分析法和非数值分析法三个阶段。20世纪50年代发展起来的数学规划理论形成了应用数学的一个分支，为优化设计奠定了理论基础。20世纪60年代电子计算机和计算机技术的发展为优化设计提供了强有力的手段，使工程技术人员把主要精力转到优化方案的选择上。最优化技术成功地运用于机械设计还是在20世纪60年代后期开始，近年来发展起来的计算机辅助设计（CAD），在引入优化设计方法后，使得在设计工程中既能够不断选择设计参数并评选出最优设计方案，又可加快设计速度，缩短设计周期。在科学技术发展要求机械产品更新日益所以今天，把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来，使设计工程完全自动化，已成为设计方法的一个重要发展趋势。 优化设计方法多种多样，主要有以下几种：1无约束优化设计法；无约束优化设计是没有约束函数的优化设计，无约束可以分为两类，一类是利用目标函数的一阶或二阶导数的无约束优化方法，如最速下降法、共轭梯度法、牛顿法及变尺度法等。另一类是只利用目标函数值的无约束优化方法，如坐标轮换法、单形替换法及鲍威尔法等。此法具有计算
旅游线路的优化设计说明
旅游线路的优化设计 作者:
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承诺书 我们仔细阅读了第八届苏北数学建模联赛的竞赛规则。我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与本队以外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们愿意承担由此引起的一切后果。 我们的参赛报名号为： 参赛组别（研究生或本科或专科）：本科 参赛队员（签名）： 队员1 ： 队员2 ： 队员3： 获奖证书邮寄地址：
编号专用页 参赛队伍的参赛号码：（请各个参赛队提前填写好）：竞赛统一编号（由竞赛组委会送至评委团前编号）： 竞赛评阅编号（由竞赛评委团评阅前进行编号）：
题目旅游线路的优化设计 摘要 本文主要研究最佳旅游路线的设计问题。在满足相关约束条件的情况下，花最少的钱游览尽可能多的景点是我们追求的目标。基于对此的研究，建立数学模型，设计出最佳的旅游路线。 第一问放松时间约束，要求游客游遍所有的景点，该问题也就成了典型的货郎担 （TSP）问题。使用lingo编程得到最佳旅游路线为：徐州一常州一舟山一黄山一庐山 —武汉黄鹤楼一龙门石窟一秦兵马俑一祁县乔家大院一八达岭长城一青岛崂山一徐州。 第二问给定时间约束，要求设计合适的旅游路线。我们建立了一个最优规划模 型，在给定游览景点个数的情况下以总费用不限，时间最少为目标。再引入0 —1变量表示是否游览某个景点，从而推出交通费用和景点花费的函数表达式，给出相应的约束条件，使用lingo编程对模型求解。推荐方案：徐州一恐龙园一舟山一黄山一庐山—黄鹤楼一秦兵马俑一龙门石窟一乔家大院一八达岭长城一青岛崂山一徐州。 第三问放松时间约束，要求游客在总费用低于2000元的约束下游览最多的景 点。在第一问的基础上建立模型，并增加总费用低于2000元的约束。使用lingo编 程得到最佳旅行路线为：徐州一常州一武汉一洛阳一西安一祁县一北京一青岛一徐州。 第四问给定时间约束，放松对总费用的约束。我们在第二问的基础上建立一个最 优化模型，以时间最少为目标。再引入0 —1变量表示是否游览某个景点，从而推出交通费用和景点花费的函数表达式，给出相应的约束条件，使用lingo编程对模型求 解。推荐方案：徐州-常州-九江-武汉-洛阳-西安-祁县-北京-徐州。 第五问给定时间、总费用小于2000的双重约束。我们在第三问、第四问的基础上建立模型，以在规定时间内，规定总费用内，以游览最多景点为目标。使用lin go 编程对模型求解。推荐方案：徐州-常州-舟山-黄山-九江-武汉-洛阳-西安-徐州 关键词：最佳路线TCP 问题景点个数最小费用
TD-LTE特殊子帧配比的优化设计
TD-LTE特殊子帧配比的优化设计 发布时间：2014-05-19 虎威 （中国移动通信集团河南有限公司，河南郑州450008） 【摘要】在研究TD-LTE与TD-SCDMA异系统同频段组网时，为避免同频相邻时隙间的干扰，要求TD-LTE和TD-SCDMA系统时隙转换点必须对齐，而传统的子帧配比的对齐方式会对TD-LTE的网络容量产生影响。基于此，通过进一步对规避交叉时隙干扰的方法进行研究分析，提出了一种特殊子帧配比优化的新模式，可以有效提高TD-LTE下行系统容量和资源利用效率，有力地促进TD-LTE与TD-SCDMA两网协同发展。 【关键词】TD-LTE TD-SCDMA 协同发展交叉时隙干 扰特殊子帧配比 The Optimization of TD-LTE Special Sub-Frame Configuration HU Wei (China Mobile Group Henan Co., Ltd., Zhengzhou 450008, China) [Abstract]In the study of TD-LTE and TD-SCDMA systems with the same band networking, in order to avoid co-channel interference between the adjacent time slots, the time slot switching point of the TD-LTE and TD-SCDMA must be aligned. The traditional alignment model of sub-frame configuration will affect the network capacity of TD-LTE. Therefore, a new optimized model of special sub-frame ratio is proposed, which can effectively improve the TD-LTE downlink system capacity and resource utilization. The proposed model provides a constructive reference to the joint development of TD-SCDMA and TD-LTE networks. [Key words]TD-SCDMA TD-LTE synergetic development cross timeslot interference special sub-frame configuration 1 引言 随着TD-LTE产业化、商用化、国际化步伐加快，对于中国移动而言，在相当长的一段时间内，TD-LTE和TD-SCDMA两张网络将共同协同发展。TD-LTE和TD-SCDMA同属于TDD（Time Division Duplexing，时分双工）技术组网，采用时分复用方式来减少上下行所需的带宽，即在TDD系统中，上行链路和下行链路共用同一频带，发送和接收在不同时刻交替进行。因此要求各个基站间的时间严格同步，尤其是在不同系统同频组网场景下，需要两种系统在空口收发转换点上时间严格对齐，否则在同一区域使用同频段共同组网的情况下，彼此会成为对方空口数据上下行的干扰。 如何充分发挥TDD系统的优势，动态地调整上下行资源分配，实现资源利用效率的最大化，同时避免同频异系统时隙交叉带来的干扰，是目前TD-LTE和TD-SCDMA协同发展面临的重要课题。