導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇優化設計論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

（2）四臺線道小車通過中心板連接在一起，通過液壓缸的帶動來完成打捆線的穿線工作，由于長時間的運行，1#打捆機4#線道由于重力作用小車容易發生下沉變形，線道小車底部滑道與支撐輥之間脫離，支撐輥無法起到支撐作用，從而造成液壓缸活塞桿在前移的過程中由直線運動變為拋物線運動，活塞桿前端下沉疲勞折斷產生故障時間。并且由于線道小車下沉，造成打捆頭與線道小車穿線困難，造成打捆機頂線或送線不到位。

（3）線道內打捆線的傳送運行靠深溝球軸承支撐傳動，因此線道內球軸承用量較多，每臺線道小車用量約400盤，摩根打捆機所用軸承型號為6301，由于軸承直徑小，承載能力差，并且由于打捆線在穿線過程中的沖擊作用，軸承損壞頻繁，并且由于數量多并且軸承在線道內部，當軸承損壞時很難進行更換，造成打捆線回抽，影響車間的生產。

（4）各線道處常開翻板導槽用橡膠彈簧使用壽命短，當彈簧失效或彈簧座開焊的時候造成翻板關閉不嚴，打捆線回抽，更換橡膠彈簧或彈簧支座需要拆卸導槽用時較多。

2解決方案的確定

摩根公司經過幾年的研究并且結合用戶在使用過程中提出的不足，對現在生產的打捆機進行了部分的改造，如升降臺的升降采用了曲柄連桿結構，由液壓缸來帶動升降曲柄的運行從而帶動升降臺的運行；弧形導衛與雙線導槽設計成一體結構，并且將扭簧采用圓柱螺旋壓縮彈簧代替。但若對摩根公司早期線材打捆機進行升級改造，升級費用較高，僅單臺升級備件費用就高達48萬，并且即使升級改造后因新舊線道的兼容性差，使用故障率較高。這就需要有針對性的優化設計來消除設計缺陷形成的隱患，確保打捆機的穩定生產。經對打捆機的認真研究以及對打捆機各類故障的分析，形成了以下優化設計思路。

2.1升降臺系統

（1）將法蘭軸承座體材質由鑄鐵改為鑄鋼，增加座體的抗沖擊性能。

（2）將底座球面軸承改為滑動軸承。

（3）在升降臺升降液壓缸的兩側增加支撐導向機構。

2.2線道系統

（1）更改鉸直輪的材質及公差尺寸，延長鉸直輪的使用壽命。

（2）更改線道小車支撐輥結構，增加受力面積，確保線道小車的穩定運行。

（3）將軸承6301進行優化改造加工成厚壁軸承，保持軸承外徑尺寸不變，去除法蘭緣襯套，將軸承內徑尺寸做成與法蘭緣襯套內徑尺寸相同。

（4）更改橡膠彈簧橡膠材質，由普通橡膠改為進口硅膠，增加彈簧的彈性及使用壽命。將彈簧支座由焊接結構改為一體結構，采用線切割加工。

3具體實施措施

3.1升降臺系統

（1）針對于升降臺內臂、外臂連接法蘭軸承經常受沖擊損壞的問題，將法蘭軸承座體的材質由鑄鐵改為鑄鋼，增加軸承座體的抗沖擊性。

（2）針對于升降臂與底座連接的球面軸承經常損壞的現象，將球面軸承結構改為滑動軸承結構，滑動軸承材質選用鑄銅、外形尺寸為準45×準57×49；軸承座根據滑動軸承的外形尺寸以及原球面軸承的安裝尺寸重新設計。

（3）支撐導向機構。支撐導向機構結構圖如圖1所示。支撐軸通過M64螺紋與升降臺拖枕連接在一起，支撐座與升降臺底座通過螺栓把合，導向套對支撐軸起到支撐導向作用，通過支撐軸的支撐導向作用來減少升降臺的晃動，保證車間的穩定運行。此結構對升降臺穩定運行起到關鍵作用的是支撐導向套，此支撐導向套采用橡膠材質，導向套中間部位打斜口以便于安裝。

3.2線道系統

（1）改變鉸制器鉸制輪的材質，由45#鋼改為42Cr-Mo，并且對鉸制輪表面采用高能離子注入技術進行表面硬化，提高鉸制輪的綜合力學性能及耐磨性，同時將鉸制輪的外形尺寸由準（69.90～70）mm改為準（70～70.05）mm，通過偏心軸來調整鉸制輪與打捆線的相對位置，提高打捆線的表面質量。

（2）1#、4#線道小車在重力的作用下容易發生變形，并且線道小車導向面磨損變形以后，小車支撐輥與小車導向面接觸面積變小，支撐輥失去支撐作用造成定位錐頭與打捆頭定位不好，無法完成打捆線穿線動作。針對此情況對支撐輥進行優化設計，將輥面加長由原來的30mm增加到60mm，內部結構改為雙滾針結構，增加了支撐輥的靈活性及抗載荷能力，支撐輥與小車接觸良好。

（3）將線道用6301軸承進行優化改造加工成厚壁軸承，保持軸承外徑尺寸不變，去除法蘭緣襯套，將軸承內徑尺寸做成與法蘭緣襯套內徑尺寸相同，提高軸承的抗沖擊性。

（4）橡膠彈簧內部彈性元件材質由普通橡膠改為進口硅橡膠，彈性元件的彈性增加。橡膠彈簧支座由原來的焊接結構改為一體結構，并且使用線切割進行加工，避免了彈簧支座開焊現象的發生。

篇2

（1）方案主題結合當地的文化特色。每個城市都有自己的人文背景和民俗特色，噴泉方案設計時一定要結合當地民俗特點，挖掘當地歷史背景，緊扣當地文化內涵。結合音樂噴泉構成元素，突出主題。首先，燈光配色方案要符合地方特色。如在內蒙古地區要體現出草原文化，用主題色選擇綠色和藍色分別呼應遼闊的草原和蔚藍的天空；在延安地區就要展示紅色文化，用紅色作為主題色。其次，在水型搭配方面突出文化主題。在新疆瑪納斯紅酒文化主題廣場的音樂噴泉設計時，為了體現紅酒主題，特別研制了紅酒杯噴頭，布成從內到外5層紅酒塔，結合不用的燈光和角度照射，使其遠看像一個裝滿美酒的木酒桶，近看像一個裝滿紅酒的紅酒杯。為當地主題公園的一個標志性水體，獲得了極大的成功。再次，用音樂來呼應主題。噴泉是一個結合了視覺藝術和聽覺藝術的綜合體，音樂也是有生命的，或低吟，或傾訴、或歡唱。當音樂與水融合在了一起，共同表現出一個共同的主題。更容易抓住觀眾的眼睛，引起思想上的共鳴。

（2）了解噴泉景觀周圍的環境特點，使噴泉景觀與周圍環境融為一體。噴泉坐落的不同位置，選擇水型、燈光搭配，音響配置都是不同的。在步行街、小區花園等場合，盡量選擇高度比較低，水落點可控的造型，例如水母、雪松、涌泉、蒲公英等等。有人水互動要求的工程必須要充分考慮水的壓力因素，防止由于水壓過高和意外情況造成人身傷害危險。那些建設在河流胡泊中的噴泉景觀，由于與觀眾的距離較遠時，盡量選擇一些粗壯、高大水型樣式，體現水的力量和氣勢。例如百米高噴、擎天巨柱等。了解當地的氣候環境因素。中國復原遼闊，環境差距特別大。北方多風的地區多選擇一些抗風性比較好的水柱造型，并適當加粗出水口徑；而南方相對風較小的地區多選擇一些水膜，水幕電影方面的水型；針對水位穩定性比較好的地方可以選擇雪松或者涌泉水型；水位變動大的地方選擇跌水或者波浪脈動水型。

（3）根據景觀工程的總體要求，制定切實可行的設計方案。不同類型的噴泉對應不同的功能性。是把噴泉做成一個點綴環境的噴泉小品，還是作為一臺綜合性的音樂噴泉演出盛宴；是全天候使用還是在主要用于夜間；在噴泉設計初期一定要有明確的意見。每一位噴泉設計師在收到設計任務后，都會根據景觀的總體風格，結合考慮總體的投資額度，提出初步的方案，做出效果圖和演示動畫，模擬噴泉施工完成后的具體情況，給建設方提供直觀的具體的印象，然后再酌情調整，最終定稿。噴泉工程實踐中有種說法是“大投入大制作，小投入湊合做，不投入沒法做”，這就是說對于噴泉工程的方案確定，一定要看菜做飯，切實可行。

（4）充分了解自身噴泉設備的特點。有句話叫“沒有金剛鉆，別攬瓷器活”，對本公司在噴泉工程設計施工中的優勢和不足一定要有充分和客觀的認識。在噴泉設備選擇，電氣管路設計安裝、水型選擇和搭配方面、控制系統確定方面一定要充分和本公司的專業人士充分論證，揚長避短。在遇到與建設方意見不一致的地方要做好解釋工作。不能拍腦門硬上，給后期工作埋下隱患。

2噴泉方案優化設計中容易出現的問題

（1）效果圖和效果動畫夸張成分太多，脫離的實際。建設方在景觀工程建設前的準備階段，對噴泉效果期望值非常高，但是只停留在概念方面，并沒有太具體的形象。而銷售人員為了更好的取悅建設方，在效果圖和效果動畫的方案制作方面過分的夸張，脫離了水和光的變化的物理規律，造成工程建設完成后無法重現動畫效果，影響工程整體的進度，也影響了公司信譽。

（2）片面追求方案匯報效果而放棄表演效果。在噴泉實踐當中，我們經常遇到的情況是投資預算上封頂不能動，為了噴泉方案做的漂亮，就片面的增加水型組合數量，增加噴頭數量，增加配套設備，表面工作做的特別漂亮。但是為了保證正常的利潤水平，在一些不突出的地方減低配置水平，增加利潤點。比如把通過計算最合理的噴頭口徑為Φ20，可是這樣做的話明顯超出預算，于是就把口徑縮小到Φ15，進一步能減少水泵的功率、電纜型號、控制設備規格。這樣盡管和諧了方案效果和預算投入問題，但是卻嚴重影響了噴泉的藝術表現力。

（3）噴泉水型布局不合理，數量雖多但效果不突出。這個問題在幾乎在每個噴泉工程中都有體現。我在噴泉效果編程經常遇到一個困惱：表面用于表現藝術效果的設備很多，可是具體使用的時候又總不夠用。以河南南陽音樂噴泉為例，圓形噴泉中心三米的園內集中了飛碟，海鷗，高射三種造型，飛碟和海鷗都是搖擺的造型，占的空間比較大，高射水型對噴高的要求比較高。這三種水型兩兩干擾，同時打開時形成一片水霧，什么都看不出來，更別提各自的藝術性了。在噴泉表演時，只能有各自獨立打開3種組合效果，如果在方案設計時把這三個水型的位置合理安排就可能出現3種獨立組合效果+3種兩兩組合效果+加全開效果共7種組合造型，極大的豐富了表演元素，提升藝術效果。

篇3

Abstract:WiththedesignandtheexperienceofYeFeiGeneralBuildinginNan''''anTechnicalSchool,thearticlediscussthepracticalapplicationoftheideasofthedesignonsiteinthepractice.Basedonthelayoutofexistingbuildingonthecampus,thedemandsofthefunctionandtheregionalcharactersoftheenvironment,wetrytoresearchrationalandeffectualconceptsofcreationinordertomaketherelationbetweenoldandnewbuildingbeharmoniousandsymbiotic.

Keywords:middleschoolyard;thebuildingofteaching;sitedesign;integrality;harmonization

在當代教育事業不斷發展的大好形勢下，學校招生規模在擴大，校園建設速度也在提高，在建設過程中面臨校園總體布局重新整合的問題，新舊建筑和諧共處的問題，以及實現校園建設可持續發展的問題等。在既有環境中，一座新建筑的介入，建筑設計必須從建設基地特定的自然條件和人文環境出發，把新建筑視為既有環境中的一個重要組成部分，通過優化設計要素進行環境整合，只有這樣，才能在一定程度上體現環境的特殊性，才能表現建筑師對建筑與環境理解的個性化，從而體現建筑與自然的和諧關系，使得建筑風格不僅兼具特定地域的環境特征和人文特色，又能提高校園整體可持續發展的適應性。

1工程概況

南安職業中等專科學校（以下簡稱“南安職專”）位于福建省南安市城南，泉州市鯉城區通往南安市的308省道線南側。整個校園坐落于山丘之上，總體成北低南高的走勢。從校園的總體布局上看，其主軸線從北側的正大門始向西南方向至辦公樓前的圓形綠化島發生一次轉折，使得軸線呈正南方向貫穿整個校園，葉飛將軍教學樓（以下簡稱“將軍樓”）建設基地處于這段正南軸線的東側地塊。由于山丘地形的影響，建筑沿等高線布置，使得將軍樓建設基地東側的其它建筑不是呈南北座向。將軍樓是在校園中一座石構教學樓被確認為“危房”拆除后進行原址重建的項目，由南安市愛國華僑黃仲咸先生捐資人民幣170萬元，委托華僑大學關瑞明先生主持設計。將軍樓的名稱取自南安籍愛國將領葉飛先生的姓名，反映出南安人民對葉飛將軍的紀念與緬懷。工程建設根據基地現狀與投資情況，建筑面積控制在2600m2±5%以內，造價控制在650元/m2左右。

2基地條件

將軍樓建設基地位于校園主軸線的東南側，基地的正北側為一座現有的教學樓“仙都樓”；東北側緊挨著一座作為倉庫的平房，朝向南偏西55O；在倉庫背后且與之平行的是一座學生宿舍樓，形成了基地東側半圍合的形態。基地西側為運動場，南側為擬建的教學樓用地。地面經平整后，基地的室外標高與北側的仙都樓一致（見圖1）。

3場地設計的探索

建筑的形成過程，是吸取有利因素和排除不利因素的過程。在設計中運用節地設計思想，一方面為了能處理好建筑與其外部環境的協調關系，另一方面也能充分利用空間，達到節約土地資源的目的，對場地進行優化設計就是要提高建筑空間的使用效率，使得平面布局合理，發揮建筑空間的最大效用。

3.1總體布局

從校園總體規劃圖中可以看出，將軍樓的選址位于教學區、宿舍區與活動區的空間節點上，針對建筑周邊的既有建筑和道路的情況，對建筑平面的外輪廓進行限定，從而與環境建立起一種協調的關系，加強校園空間的整體性。考慮到建筑物的功能要求、地段的具體條件以及建筑物本身的經濟性，建筑總體平面采用集中式布置。一般來說，集中式布置較分散式布置更能節約用地，因為采用集中式布置，建筑場地、道路、日照與防火間距等所需的空地比較少，這樣，不僅能充分利用土地，并能兼顧之后的發展用地。具體的方法如下：

（1）對齊法：將軍樓的西側與仙都樓的西側對齊，使將軍樓角點B、F與仙都樓角點A處于同一條線上；

（2）平行法：根據設計規范要求，取d1值為25m，繪制與仙都樓平行的BC線；同樣方法繪制與倉庫平行的CD線，但d2值可以小于25m，根據建筑面積來計算具體取值；

（3）垂直法：直角作為教室空間的首選形狀，因此，南側邊界與東南側邊界的確定采用垂直法，令FEBF，DECD，可得出帶有三個直角的五邊形BCDEF，其中五條邊的長度待定（見圖2）。

3.2單體設計

葉飛樓幾乎是在學校教學區的邊緣處，經過對建設地塊環境的仔細研究，設計時充分考慮四周建筑走向，從圖面上來看，建筑的主要形體圍合成了一個凹形空間，猶如一凹形容器——兼具與外部景觀間的最大滲透性和保持獨立的最大內省性（見圖3）。

3.2.1流線分析

基于與四周環境的互動關系，流線分析主要是對出入口的分布及交通流線進行設計，以此對人在空間環境中的活動行為加以協調組織。南面是采光通風最好的朝向，建筑物的主入口放置這一側，并結合入口處預留的廣場空間，使之能與操場互相呼應，建筑視野開闊。西北側臨著學生宿舍區，考慮另一入口放置在西北側，以便能組織人流疏散。兩個出入口節點的布置，加上以盡可能在南北側多布置功能用房的前提，平面水平方向上自然形成了Z字折線形的交通流線。隨著功能用房的疊加，豎直方向的交通核順應而生，結合折線形水平流線的兩個轉折處設置樓梯，這樣，折線形水平流線與點狀豎直交通核構成了立體的交通系統。

3.2.2空間布局

以流線為基礎的水平空間劃分是在適合使用要求的幾何網格上進行的，教室標準平面選用7.2m×8.4m網格上進行劃分。設計時首先保證教室朝南，出于對該地區主導風向為東南向的考慮，將衛生間結合樓梯間放置在北側，減少了對主體教室的影響。這樣處理得到了五間完整的教室，并使得建筑平面布局更加完滿（見圖4）。

豎直方向空間布置采用功能分層的設計手法，一層設計成書庫及閱覽部分，便于大股人流疏散；二層以上布置成合班教室。在平面處理中，建筑體塊的東北角出現折形空間，與主體走向成35°偏角。為使得教室盡量能朝南采光通風，在平面處理上設計四個折形窗，既滿足了這一要求，也豐富了立面效果（見圖5）。

3.2.3造型設計

基于建筑面積的控制，本方案的主體建筑層數設計為五層，在南面主入口的兩側突出的教室為四層，將軍樓的造型通過這樣對稱的形式達到一種平衡。這一中高兩底的形體構成，是閩南傳統建筑交椅式建筑形象的縮影，是對傳統建筑文化的一個延續，加強了建筑形象的立體感。閩南地區春夏盛行偏南風，秋冬盛行偏北風，建筑采用外廊，既符合當地氣候條件，也能達到節能的目的。

在處理新建筑與原有建筑的關系時，大致是通過空間、造型、色彩等方面來建立新建筑與原有建筑兩者之間的有機關系，使它們既有呼應又互相區別。基于相對有限的基地和資金條件，將軍樓以實訓中心樓的材質和色彩為參照體系，力求使其與周圍的建筑環境和諧統一。在立面處理上，對窗與實墻的比例進行探索。在窗墻的虛實變化之中，形象得以生動體現，為使其具有較大的表現力，特別是立面上折形走廊的處理，不僅適當地放大了走廊交通空間，而且加強了立面上光影效果，增強了凹凸之感（見圖6）。

4結語

在校園規模不斷發展的過程中，為了創建一個良性的、可持續發展的空間形態，構筑合理的、有效的空間以適應多變的需求是勢在必行的。張錦秋先生在設計實踐中，逐漸體會到“和諧建筑”的理念包含兩個層次。第一個層次是“和而不同”，第二個層次是“唱和相應”。“和”是指相異因素的統一，“同”是指相同因素的統一。[1]在汲取既有建筑風格特征的基礎之上，通過創新的手法使得新建建筑風格能做到雖有別于已有建筑，卻能與之相“和”的境界，從而達到和諧共生。

場地優化設計，不但節約用地和提高平面布局的合理性，而且給建筑與其場地之間關系的處理提供了一種恰當的方式。使得新舊建筑之間能進行良性的對話，從而建筑與多變的校園環境達到和諧共生，大大提高了新建建筑在校園環境中的適應性，這是本次方案設計過程中的一重大收獲和嘗試。

篇4

2優化建筑幕墻設計的幾點建議

由以上的敘述可知，我國的建筑幕墻產業在飛速發展的同時，也存在這一些不可避而不談的問題，這些問題直接阻礙了我國建筑幕墻產業的發展，下面將對上述一些幕墻設計存在的問題提出一些優化方法。

2．1開發和應用新的玻璃幕墻材料

傳統材料雖然便宜易得，但是存在很多弊端。這就要求設計者在設計的過程中更多的發現和使用新材料。比如在幕墻表面涂覆一層具有自清潔作用的涂層，比如說氧化鈦，在光照的作用下有自清潔的作用。還可以在幕墻表面鍍一層低輻射薄膜，這樣就可以使幕墻有很好的隔熱作用，起到保溫的作用，達到節能減排的效果。除了采用鍍層方式隔熱外，還可以使用低熱傳到系數的中空幕墻，目前有一種“懸張式多空腔節能玻璃”正式上市，不僅具有良好的隔熱效果，還具有隔聲、隔紫外線等性能，可以起到很好的節能環保作用。此外，出于安全性的考慮，要求幕墻具有一定的防震效果，在一定強度的地震中不會掉落，可以在玻璃幕墻上黏貼鈦合金薄膜，這樣就可以形成有一定強度和韌性的復合安全玻璃。建筑幕墻對材料有著特殊的要求，因此，在幕墻選材時應該材料本身的性能和外部具體條件的要求進行綜合考慮，量體裁衣，達到室外室內的安全、健康、舒適、和節能減排的要求。

2．2優化建筑幕墻的招標、設計、施工機制

首先，建筑單位在主體建筑施工之前就應該完成建筑幕墻的設計招標工作，這樣不僅可以保證預埋結構位置的準確性，而且在幕墻設計過程中不必追趕工程進度，為設計者提供了充分的時間給出好的幕墻設計方案。其次，應當采取設計和施工分開招標的方式，明確提出相關的幕墻設計收費標準，這樣有利于好的幕墻設計方案得到利用，有助于優秀作品的產生，有利于幕墻設計的創新和繁榮。最后，在幕墻設計的審核環節應當盡量由專業的幕墻設計者進行審核，而不是由非專業的土建設計師進行審核，這樣可以更好地保證幕墻設計的質量。

2．3加強新型多功能幕墻的設計

目前，我國的建筑幕墻普遍不具有節能環保的性能，極大的浪費了社會的資源，造成了環境的污染，不利于我國經濟的可持續發展。基于此，幕墻的設計者大膽的創新極為重要，只有用于創新才能設計出更加環保節能的幕墻。比如國外的設計師設計出了動態幕墻，這種新型的多功能幕墻由通風系統、空調系統、外部環境檢測系統、自動控制系統和建筑幕墻組成，這種幕墻可以通過各個系統的合作充分地利用太陽能、太陽光，并保證室內的舒適。在寒冷的冬季，幕墻可以充分利用太陽光的輻射，減少了取暖燃料的燃燒，起到節能減排的作用;在炎熱的夏季，可以利用幕墻的通風系統加大室內熱能的耗散，減少空調的使用，節約電能。同時擁有可以自動調節的百頁這樣的裝置，可以控制太陽的光線進入室內，調節室內的光線環境，使人們可以更舒適的工作。當然在設計者用于創新的同時，國家也應該采取相關措施，鼓勵設計創新，設立相關的獎勵制度。

篇5

與其他優化算法類似，ICA開始于在搜索空間內隨機生成的一定數目的初始解。每一個初始解都被稱為一個國家，由優化問題目標函數來評價這些國家的優劣程度。其中一定數目的最優秀的國家被視為帝國主義國家，其他國家被視為殖民地國家，并且被隨機分配給帝國主義國家,一個帝國主義國家及其下屬的殖民地國家組成一個帝國集團。在分配殖民地國家給帝國主義國家時，每個帝國主義國家分配到的殖民地國家的數目與它的優秀程度成正比。如果某殖民地國家向帝國主義國家移動后，其新位置比帝國主義國家更優秀，則需要互換該殖民地國家和帝國主義國家的位置。各個帝國集團之間會以競爭的形式爭奪殖民地國家，從而壯大自身的勢力。該過程如下：首先，計算每個帝國集團的總勢力（該集團中帝國主義國家的勢力與所有殖民地國家勢力的平均值的一部分之和），然后，當前勢力最弱的帝國內部的最弱的殖民地國家將被置為自由狀態；所有的帝國集團通過競爭來獲取該自由殖民地國家。勢力越大的帝國集團，成功率也越大。隨著競爭過程不斷進行，勢力強的帝國集團占有越來越多的殖民地國家，而勢力弱的帝國集團逐漸失去其所有的殖民地。最終，失去所有殖民地國家的帝國集團將被覆滅。當算法迭代一定的次數之后，將只剩下一個帝國，該帝國中的帝國主義國家所代表的解即為算法找到的最優解。

1.2約束處理辦法

ICA算法是針對無約束問題設計的，用來優化彈簧結構參數時，必須對問題中的約束條件進行處理。在此，我們假設每個可行解都要優于任何非可行解，人為賦予非可行解更大的目標函數值,同時假設違背約束條件越多的國家，其代表的解也越劣。在算法迭代過程中，檢測每個國家與前述約束條件的符合程度。假設某個國家違背了N個約束，則將該國家的目標函數值設定為N*Mnumber.這里，Mnumber為一個數值很大的數，在我們的實驗中，取99999。

2、求解實驗及結果分析

為了檢驗本文提出的方法的可行性，并與其他方法進行對比，我們選用了文獻中的算例進行優化計算實驗和分析。算法程序在MATLAB環境下運行。初始國家數目設置為200，初始帝國數目設置為3，最大迭代次數設置為400次。對于片數為3和4兩種情況，分別進行20次實驗。由于文獻中并未提供[σ]1和[σ]2的值。鋼板彈簧片數取為3時，采用ICA算法得到的結果要優于文獻中的結果，彈簧質量減少了約2.4%，同時，兩種算法得到的應力[σ]2大致相等，但ICA得到的應力[σ]1降低了約23.2%；當鋼板彈簧片數取為4時，文獻中給出的參數結果并不能滿足應力[σ]2的約束要求，而本文的結果滿足許可應力的要求。同時根據文獻中的數據，原設計中彈簧質量為40.9kg，本文得到的結果為35.3363kg，比原設計減少了13.6%。

篇6

生產管柱的軸向應力應該包括管柱的自重、井內鉆井液的浮力、壓力載荷、彎曲載荷、沖擊載荷、溫度載荷、管柱屈曲以及管柱摩阻等因素的共同作用。

1.2軸向應力彎曲載荷

當管柱發生彎曲時，由于狗腿度所產生的彎曲應力會產生附加的軸向力，計算中考慮了彎曲應力產生的附加軸向力的影響。

1.3三軸應力

當三軸應力超過屈服強度時，就會引起管柱屈服失效。三軸安全系數是材料屈服強度與三軸應力的比值，只是為了與單軸破壞準則（屈服強度）進行比較而設立的一個理論值。

2海上生產管柱結構設計實例分析

海上高溫高壓氣井生產管柱需要滿足氣井全壽命周期內壓力溫度的變化，同時需重點分析高溫高壓氣藏的應力敏感、井筒承壓能力、現有海上施工工藝的成熟度、海洋作業環境以及后期修井措施等問題，確保施工作業的順利進行、氣井開發的安全高產。陸地高溫高壓氣田常規射孔生產聯作一趟下入的管柱形式能否滿足海上氣田生產和修井要求，還需進行進一步分析。以東方氣田D2井為例，對一趟下入式和兩趟下入式生產管柱分別進行了深入的分析。東方氣田D2井的目的層為黃流組，壓力因數1．50～1．93，地溫梯度4．17℃／100m，完鉆井深3358m，177．8mm（7in）尾管回接完井。

2.1井筒溫度預測分析

利用Wellcat軟件對洗井結束、開始生產、開始生產后關井、生產1a后、生產10a后這5種工況的井筒溫度進行了預測和分析。由于地層與井筒和井筒內流體的傳熱作用，隨著深度的增加，流體和井筒的溫度是增加的，并最終趨向于井底的地層溫度。開始生產時從井口到井底的溫度變化是最小的，但是溫度是最高的。生產10a后井口溫度明顯降低，這是由于長時間生產造成地層壓力降低導致產量降低，并最終導致井口溫度明顯降低的顯著原因。

2.2射孔生產聯作一趟下入式生產管柱受力分析

D2井射孔聯作一趟下入式生產管柱。基于以上5種工況下的井筒溫度分布，利用Well－cat軟件分別計算了初始狀態、管柱下放、生產封隔器坐封、環空打壓驗封、過提、管柱內加壓射孔、生產初期、穩定生產期、關井、油管掏空、油管泄漏等不同工況下生產管柱的受力情況。

2.3射孔生產聯作兩趟下入式生產管柱受力分析

考慮到氣藏的高壓特性和海上作業的安全風險，生產管柱若采用上部封隔器一道密封難以保證長期生產的井筒完整性，一旦封隔器密封失效，油套管環空連通，井筒全部充斥高壓氣，事故風險極高。所以，推薦D2井采用兩趟下入式生產管柱，雙封隔器坐封，形成兩道環空屏障，保障井筒安全，管柱類型為射孔聯作式生產管柱。第一趟管柱利用鉆桿將射孔槍送入井底，送入到位后坐封頂部封隔器，脫手。第二趟下入生產管柱，下部插入密封，再投堵坐封生產封隔器，然后管柱內加壓射孔。該管柱類型的主要特點是射孔管柱和生產管柱需要兩趟下入工序，完井工期相對多，射孔作業后，射孔槍留在井內；但對于氣井長期生產管柱設置雙重密封，井筒安全更可靠。后期壓力衰竭，上提上部生產管柱進行修井操作，簡單易行。基于5種工況下的井筒溫度分布，計算多種可能工況下生產管柱的受力情況。分析結果表明在各種工況條件下的生產管柱強度校核均可以滿足設計要求。管柱內加壓射孔工況下生產封隔器以上管柱受拉，以下生產管柱受壓，兩封隔器之間管柱受壓最為嚴重，井口受拉最為嚴重。加壓射孔時管柱強度安全系數大于臨界安全系數，此時軸向安全系數為1．661，接近臨界安全系數。因此在這一工況操作時，要嚴格注意封隔器有可能發生解封以及油管破壞的風險。

2.4環空密閉空間流體膨脹分析

D2井生產管柱上部采用油管攜帶式封隔器，下放至2651m；下部采用插入密封式封隔器，下放至2920m（兩者之間相差269m）。這樣出現了封隔器以上的油套環空和兩個封隔器之間兩個密閉區域。以下對環空密閉空間流體膨脹情況進行了分析。由環空密閉空間溫度變化引起密閉壓力變化結果：區域1（0～2651m），環形空間由于溫度升高引起的圈閉壓力為69．8MPa，可以在生產過程中通過井口放壓控制壓力；區域2（2651～2920m），密閉環空流體膨脹壓力上升19．20MPa，通過強度校核，發現流體膨脹不會對油管及封隔器產生破壞。常規射孔生產聯作一趟下入式管柱和兩趟下入式生產管柱形式在不同工況條件下均能夠滿足海上氣田開采要求，但考慮海上作業條件和風險承受能力，并結合后期井筒安全保障和修井作業難度，推薦海上高溫高壓氣田采用射孔生產聯作兩趟下入式生產管柱。

3認識與建議

1）油管和井下工具應根據地層壓力、流體性質及產能情況進行優化設計，滿足井下溫度和壓力的要求，同時確保在高溫高壓的地質條件下滿足生產的需要。在滿足安全和工程需要前提下，高溫高壓氣井盡量減少井下工具數量。

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2礦用救生艙殼體建模及有限元分析

2．1救生艙殼體的幾何模型

目前救生艙殼體結構有2種：①頂面為圓弧形，底面為矩形；②頂面和底面均為矩形。其中頂面和底面均為矩形的救生艙殼體結構具有較強抗爆能力，所以本文針對此進行研究。根據殼體各部分結構對有限元分析結果的影響程度差異，本文對救生艙殼體結構的三維幾何模型進行了一定簡化，救生艙整體結構依據殼體實際尺寸進行建模，細小部件合理簡化，保留主體結構特征。建立的救生艙殼體幾何模型。

2．2救生艙殼體的有限元模型

救生艙殼體和其他主要零部件材料分別為Q345和Q235，進行數值模擬時采用彈塑性材料模型。

3方形救生艙殼體模型優化

當方形救生艙殼體前、后側都受到瓦斯爆炸沖擊波作用時，艙門和觀察窗都會受到不同程度的變形和破壞，此時逃生人員要想從艙內逃出就很困難，因此當艙門和觀察窗都失效時，設置逃生窗是必須的。位于艙壁上的逃生窗為防爆密閉窗，它要求能夠承受高溫、高壓和耐沖擊，同時要求具有很高的阻燃性能，因此其鋼板要厚，要有巖棉隔熱，且要求在艙里和艙外均可開啟和關閉。

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2基于拓撲優化和形貌優化的優化設計方法

設計中將以內罩板作為優化設計對象，設計目標是使模型符合力學性能要求，并通過合理的結構減輕模型的質量。優化設計過程中，將模擬發動機罩常見的6種工況，每種工況均有對應的約束和載荷設置。通過約束住模型的最大變形量來保證模型不超過指定的最大剛度值。最大變形量的位置以及約束上限值可參照GMW通用設計中的性能標準設置，按照標準在指定位置添加約束以及相應載荷。因拓撲優化和形貌優化方法的設計變量及優化過程不同，為了讓模型在一次分析中接近結構最優解，將采用拓撲優化和形貌優化相結合的分析方法，在基本參數設置中定義內罩板上兩個設計變量，即拓撲優化設計變量單元密度值、形貌優化設計變量形狀變量值。優化過程中內罩板上將同時進行兩種優化，計算出符合目標的最優化模型。其中形貌優化關系到加強筋的分布，而加強筋本身具有不同的截面結構，為了研究加強筋形狀對模型帶來的影響，在形貌優化中需對加強筋截面做對比分析。參考其他車的發動機罩及汽車零部件上的加強筋截面形狀，形貌優化中將對矩形、半圓形和梯形等3種截面進行分析，對比其帶來的效果。根據內罩板的尺寸及內罩板與外罩板之間的間距，合理確定加強筋截面的具體尺寸參數，具體數值見圖4，其中截面的厚度預設為2mm。由于初始模型結構尚未成型，優化設計前無法確定其內板和外板間粘膠的連接位置，為了保證優化順利進行，采用如下方法來設置發動機罩初始模型：參照汽車制造業發動機罩厚度的一般標準值，將外罩板的厚度預設為1．2mm，內罩板作為一個片體暫不設厚度。將兩板之間的空腔內填充鋁合金材料實體，此時內罩板僅僅相當于填充實體的一包絡面。優化過程中以填充實體作為優化對象，優化結束后，發生結構變化的填充實體將作為內罩板，原內罩板則作為一個包絡面予以刪除。然后根據內罩板結構在合適位置添加粘膠與外罩板連接，并添加加強板及鎖鉤部件。最后在內、外板邊界上生成翻邊后完成優化設計過程。

3模型力學性能調整

為了不影響其他剛度值，力學性能優化調整的分析對象設定為從標桿車上沿用的鎖鉤，通過拓撲優化來尋找合適的鎖鉤結構，提高鎖鉤剛度。優化設置時，以鎖鉤工況為優化環境，變形量上限設置同樣參考GMW通用性能標準。通過對鎖鉤進行分析，尋找滿足鎖鉤剛度要求的結構。.

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長期以來城市建設注重地面工程而忽視了地下排水工程的系統設計與規劃。在城市規劃初期應將市政排水系統設計作為一個獨立的系統去規劃與設計,并配備足夠的資源才能保證在特殊情況下城市的應急排水能夠高效和有序的進行。而目前諸多城市的做法往往只是在道路系統設計中考慮地下排水和地表排水,且片區的排水設計無相關性,當放到城市一個整體中時,排水缺陷問題就會暴露。

1.2行業相關標準不健全

目前,城市道路排水系統上下游管道直徑參數取值不當,在城市化進程加快的今天,如今的城市排水能效受到諸多因素的影響,有氣候的因素,有經濟發展不平衡因素和道路工程自身因素等,如今的市政排水設計標準沒有能夠適應現在的城市路面系統,排水管網直徑參數或大或小,排水專用管道與市政其他管道的管線讓線沖突與高程出現誤差,造成排水性能的降低都是規范要具體規定和嚴格實施的具體內容。

1.3排水設計無分層設計,混合排流現象造成排水負擔

城市排水來源有天然雨水和城市生活污水,而目前城市排水系統一般都是污水與雨水混合排水,這會給排水管道造成過重的排水負擔。在發生特大降水時,這種負擔將會轉變為排水壓力,使得降水無法排離城市路面,造成道路大面積或者片區大面積積水,行車在比較低的地段時候由于積水較厚將會淹沒行車和行人,同樣的現象在北京洪災中出現過。

1.4排水系統設計思維固化,排水渠道單一

城市排水思路固化的表現是將積水排到地面下或者排出去,而如果能合理循環利用降水可以緩解城市排水管網的排水壓力,并且給需要水的地方供水,不需要水的地方排水,這就是雨水排水循環系統的工作原理。目前排水循環系統不僅體現在城市排水設計中,也存在于市政建筑排水設計中,如現在建筑中水回用技術將生活污水和自然用水循環,一方面可以節約用水,一方面可以緩解市政排水負擔。

1.5排水應急措施不當,信息預測不準確

現在是互聯網時代,對一些市政應急措施的預測應及時、有效、快捷、方便。如在一些降水多發城市和社區應分區進行降水的實現預測,在城市建設和規劃初期就可以確定該片區的排水能力和應采取的排水措施,這將得益于如今高速發展的互聯網技術和計算機技術,從目前情況來看,由于多數城市對市政排水系統設計的不夠重視,很難在計算機技術和信息技術方面采取有效的控制和預測方案,在排水管網的設計與規劃、運行、調度、后期維護管理環節存在諸多弊端。

2世界著名城市排水系統優化設計案例

日本是臺風多發國家,東京地下排水系統設計就是為了避免城市遭受臺風和雨水的寢室而設計和修建的。東京地下排水系統92年開工,06年竣工,歷時14年工程堪稱世界最先進的地下排水系統。其排水標準5～10年一遇,地下開挖一系列的混凝土立坑,極大提高了雨水的蓄存能力,東京地下排水系統的河道深度高達60m。東京設有降雨信息系統,通過對雨水的數據的收集與統計,合理進行排水調度。古羅馬下水道建設2500年至今仍在使用,渠道系統巖石砌筑,將暴雨造成的河流從羅馬城排除,渠道系統最大達3×4m的截面尺寸,從古羅馬城廣場直通臺伯河。巴黎的下水道設置了地面上的標路牌,因此可以看出巴黎對地下排水工程的重視程度。巴黎降水頻繁,但據報道并沒有出現城市因降水而導致的交通堵塞和積水現象。巴黎下水道處于地面以下50m,水道縱橫交織,總廠2347km,規模遠超巴黎地鐵,因此足以可見排水的速度與能效。

3市政排水系統優化設計對策

3.1平面管網優化設計

已定平面管徑與埋深的確定優化方法分為直接與間接優化。直接優化是指對各種參數的調節與對比來求得最優化的解決方案。間接優化是指建立數學模型,選擇最優化的管徑與埋深組合方案。如常用的遺傳算法、線性與非線性規劃法、動態規劃法。管線的優化設計要遵循滿足排水功能和效能的前提下,使排水的工程量小。管線的布置和管網優化設計的重要部分。布線原則如下。(1)排水的干管和支管盡量直線型布局不要有彎曲現象。(2)布線利用地形與地勢的因素,結合污水廠的設置和重力系統將污水排出。(3)合理的管線埋深(4)管線的長度最優化與挖方的最優化可采用動態優化的方法進行最優方案的選擇。例如排水線的引入。(5)管線平面布置方案也可以采取不同管段坡度、管道長度、挖方量三種權重計算,最后根據平面布置方案選擇合理的管徑和埋深,造價成本的控制也是此過程中需要注意的。

3.2管道設計的優化

排水管道的設計可以采用德國對青島地下排水管道的造型,蛋形型管材截面形似鴨蛋,設計上寬下窄,排水管道順暢,污水無法積存與管內,管道的上部分是水泥,下半部分是水泥上貼了層瓷瓦,可以起到防腐蝕的效果。排水管道設置反水閥,被水沖刷了的贓物只能進入水斗,而不會進入排水管道,不會造成管道堵塞,贓物也便于清理,反水閥同時也可以避免管道臭氣散發到空氣中。

3.3排水系統設計與計算機信息系統的結合

在市政排水設計中,為了發揮排水的效能,應結合計算機信息技術來改善排水的各個環節。如設置降雨信息系統,收集城市雨水和降雨頻次數據,以便于各片區排水調度。利用信息系統的預測與統計的結果,在一些容易發生積水和浸水的路面和片區設置雨水調整池。

3.4城市排水與市政基礎建設

提高行業標準以便于采取比較恰當的事前和事中處理。在城市市政建設中,地下工程的排水可以設置雨水蓄存措施,如在地下開挖混凝土立坑,同時在下水道內設置高馬力水泵,提高疏通地下水的能力。城市路面工程的鋪裝設計中,采用透水性能強的路面鋪裝層,可以加強雨水的地下滲透能力,分擔排水管道的排水壓力,減少地表徑流,還可以大大補充表層地下水資源。排水基礎設計應考慮修建地下暗渠和地上明渠。并定期和不定期對城市大小河道進行梳理和整治。

3.5排水系統的后期修養與維護

法國巴黎下水道設計中,排水道兩旁設置寬約1m的供檢修人員通行的便道。維修人員可以定期對下水道的排水泵房、排水管道和其他排水設施的修理和圍護,保證排水工作能順利進行。對市政排水系統的維護人員應該進行定期和不定期的技術培訓,使他們能夠及時掌握世界排水優秀工程中的新經驗、新做法、新的維護手段。這對保證城市道路和地下排水工程的順暢進行提供了更好的保障。

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2結構設計優化技術的現實意義

結構設計優化技術能夠在很大的程度上滿足人們對于房屋的多方面要求，具有較強的現實意義。作為購房者希望能夠得到一所價格適中，外觀美，安全的房屋，而通過結構設計優化技術應用后的房屋則能夠保證房屋的適用性、經濟型、安全性，能夠建造出滿足人們要求的房屋。此外作為房屋的建造商來說，能夠使建造出的房屋迎合購房者的胃口，并且能夠在很大的程度上降低建造的成本，實現經濟效益的最大化是其根本目的是可遇而不可求的。以往的房屋設計很難滿足建造上的所有要求，經常出現不可兼得的局面，但是當結構設計優化技術得到運用后，建造商的一系列愿望都得以實現。由此看來，結構設計優化技術具有加強的現實意義。

3結構設計優化技術

在建筑結構設計中的步驟房屋工程結構優化通常包括以下幾個方面:基礎結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計、維護結構方案的優化設計以及結構細部設計的優化設計。這些方面的設計優化內容還包括選型、受力分析、造價分析等，在實際的施工中密切的結合實際的施工情況，追求優化的實際應用性，圍繞提升房屋的綜合價值進行優化設計。使設計出來的房屋造型美觀同時還能夠滿足人們對于安全、經濟的要求，設計出真正的經濟適用房。

3．1建立結構優化模型

結構優化設計通常情況下分為兩部分，一部分是結構優化設計模型，另一部分就是結構優化計算方案。所謂的結構設計優化就是變量中選擇出主要的參數，然后根據數據分析建立起函數模型，運用函數模型借助較為科學的方法計算出最優解。建立模型的步驟一般有以下幾步:一、選擇合理的設計變量。設計變量的選擇對于模型的構建具有重要的意義，設計變量的選擇將會影響到對設計要求影響較大的參數的選擇，進一步涉及到參數重要性的區分問題。選擇出了合理的設計變量在很大的程度上能夠減少計算編程的工作量;二、確定目標函數。首先找出滿足函數條件的最優解，然后確定約束條件。在房屋的優化設計中存在著很多的約束條件，其中有:應力約束、裂縫寬度約束、結構強度約束、尺寸約束、從彈塑性約束等，在進行優化設計時要確保所有的約束條件都在規定的范圍內，能夠滿足設計規范，即在規范條件內滿足約束條件。

3．2設定優化設計

計算方案結構的優化涉及到很多的約束條件以及變量，因此在進行計算時需要將所有的約束條件轉化成非約束條件，充分的考慮變量因素，運用各種數學計算方法做好計算方案的設計工作。

3．3程序設計

在構建好結構優化模型、設定好優化設計計算方案后就可以在以上基礎上進行程序的編寫，然后將編寫好的程序導入計算機中，在進行計算時只需要將相關的數據輸入相關的變成或者是系統中，通過計算機程序的自行計算便能得出相關的結果。

3．4結果分析

在得出計算結果后，對其進行分析，進而確定出最佳的方案。在實施結構設計優化技術在建筑結構設計中的步驟時，要注意各方面的因素，要能從多方面進行考慮，保證所有的問題的難度降到最低。房屋的建設本身就是一項花費資金較多、耗費人力較大的工程，實施結構設計優化技術的主要目的就是為了將相關的成本降到最低，同時保證房屋的質量以及美觀。因此在建造是要注意以下幾個方面:處理好經濟與技術之間的矛盾。在進行設計時，肯定會涉及到經濟的問題，并且技術在一定的程度上與經濟也會存在這矛盾，技術的引用和實施必然會涉及到經濟因素，但是最為建造商對此要有充分的認識，能夠認識到經濟與技術之間矛盾存在的必然性，能夠理解到技術做帶來的經濟方面的節約量將會遠遠超過耗費量，要大力的引用技術。

4結構設計優化技術的實踐應用

中要注意的問題結構設計優化技術的實踐應用能夠帶來巨大的經濟效益，但是要注意的是實踐應用的過程中有很多的問題是不能夠忽略的，作為設計者和建造者對于這些問題應該要投入一定的關注。

4．1前期的參與

前期方案的制定將會直接的關系到建筑的總投資問題，但是，當前房屋建設工程中存在的問題就是結構設計優化技術并沒有參與到前期方案的確定中，這種情況下，設計人員往往會忽略其實際應用性和經濟性，在最后的實踐過程中得以證實的是結構設計優化技術根本就沒有發揮到節約建造成本的目的，導致這個問題的主要原因就是缺乏前期的參與，因此一定要注意結構設計優化在方案制定時的前期參與。

4．2概念設計

結合細部結構設計優化概念設計與結合實際情況進行設計具有重要的區別，一般概念設計都是脫離實際數據的，不具有準確性，因此在進行計算式難免會出現較大的差異。在進行概念性設計時，作為設計人員要充分的認識到數據的重要性，將相關的數值運用到設計中，作為輔助依據。在設計時，設計人員既要在宏觀上把握整體的設計，與此同時在細節方面也要注意，做好細部結構的設計優化工作，保證細部工作的無誤，從而保證整體的效果。比如:材料強度、抗拉能力等多方面細部因素的考慮能夠在很大的程度上保證結構優化設計技術的實踐應用。