Multiobjective optimisation method for life-cycle design of mechanical products

Manufacturing that minimises the exhaustion of natural resources, energy used and deleterious environmental impact is increasingly demanded by societies that seek to protect global environments as much as possible. To achieve this, life-cycle design (LCD) is an essential component of product design scenarios; however, LCD approaches have not been well integrated in optimal design methods that support quantitative decision-making. This study presents a method that yields quantitative solutions through optimisation analysis of a basic product design incorporating life-cycle considerations. We consider two types of optimisation approaches that have different aims, namely, (1) to reduce the use of raw materials and energy consumption and (2) to facilitate the reuse of the product or its parts when it reaches the end of its useful life. We also focus on how the optimisation results differ according to the approach used, from the viewpoint of the 3R concept (Reduce, Reuse and Recycling). Our method obtains optimum solutions by evaluating objectives fitted to each of these two optimisation approaches with respect to the product's life-cycle stages, which are manufacturing, use, maintenance, disposal, reuse and recycling. As an applied example, a simple linear robot model is presented, and Pareto optimum solutions are obtained for the multiobjective optimisation problem whose evaluated objectives are the operating accuracy of the robot and the different life-cycle costs for the two approaches. The characteristics of the evaluated objectives and design variables, as well as the effects of using material characteristics as design parameters, are also examined.     

基于多项污染物综合相对重要性的主成分子集合环境测点优选法

根据对多项污染物环境测点的优选,提出了单项污染物测值的相对重要性和多项污染物测值的综合相对重要性新概念,并给出了综合相对重要性的计算公式．根据测点的综合相对重要性,再用主成分子集合选择法优选测点该方法与基于交叉相关性的主成分子集合优选法相比,不仅减少了计算量,而且避免了当各单项污染物选出的测点不一致时,难以确定公共优化点的困难．该方法用于成都市大气污染物的12个测点优选结果符合实际情况．     

海水入侵污水放流系统及其清除研究

研究海水入侵污水放流系统及其清除特性有助于系统优化设计和运行保护。运用水力学一般原理推导了清除流量和入侵临界流量的估算公式,并根据数学模型模拟结果讨论了部分系统参数对清除和入侵的影响,指出系统沿程阻力的增加及扩散器主管截面逐渐减小对减小清除流量作用不大,而立管在主管底部与主管联结与在顶部联结相比一般可减小清除流量10％以上。系统清除流量和人侵临界流量与立管个数成正比。还介绍了鸭嘴阀,文丘里喉管等几种限制入侵和帮助清除的技术措施。介绍的方法与结果可供工程实际应用。     

城市物质代谢及其调控

对比研究了城市系统与自然生态系统物质代谢的主要差别。从现代控制论原理出发,对城市物质代谢涉及的主要因素及其相互关系进行了结构性分类研究,建立了城市物质代谢的控制论理论模型。      

基于居民视角的应急避难所优化配置研究

以虚拟区域和哈尔滨市道里区经纬街为研究区，以满足居民避难需求为目标，分别构建居民避难行动效率模型与应急避难所服务范围模型，并将二者进行耦合。先以虚拟区域说明利用耦合模型的适用性与可行性，再以研究区探讨居民避难所效率与应急避难所优化配置。研究结果表明:研究区现状应急避难所配置，在研究区有2处是应急避难所服务无法覆盖的范围。以耦合模型为基础，确定需要增加2个应急避难所，才能满足居民避难需求。该研究方法不仅为我国应急避难所优化配置理论与方法作了补充，其结果也为研究区及其他地区应急避难所优化配置提供了参考依据。     

油气管道盗孔接管修复结构强度分析

管道打孔现象作为第三方破坏的主要形式威胁着油气输送管道的安全运行。焊接接管是一种常见的管道盗孔修复补强方法,但焊接接管导致管道几何形状突变,破坏了原有的应力分布。建立管道盗孔接管修复结构的有限元模型,运用非线性有限元方法对管道在内压载荷作用下的应力分布进行了计算。研究结果表明:焊接接管导致了管道开孔附近区域局部应力集中,且随内压增加应力集中面积逐渐加大;最大应力点出现在管道开孔0o处(管道开孔内壁轴向位置);在保证焊接工艺的情况下,较小的接管管径、与管道主体壁厚相近的接管壁厚具有更好的修复效果。     

复合型水雾抑尘剂作用机理与优选方法研究*

为有效提高水雾综合除尘性能,基于水雾捕尘过程及抑尘作用机理,从复合抑尘剂润湿、吸湿、黏结作用组分出发,讨论不同性质粉尘与抑尘剂各组分间匹配协同关系,进而研究复合型水雾抑尘剂优选方法。结果表明:湿润组分优选疏水端含有碳碳双键、醚基或链间存在氢键的表面活性剂;通过改变疏水基链长、不饱和度和支链数等方法,使湿润组分亲水、亲油性与粉尘相匹配。吸湿组分优选体心立方晶胞结构、溶解度相对较小的无机盐或混合配方无机盐,或者含极性强、能形成氢键的基团且空间结构复杂的有机吸湿剂。黏结组分优选溶液黏度高、交联网状、结构复杂的高分子聚合物。在上述组分优选的基础上,通过抑尘剂复配性能实验合理确定各组分的最优配比。     

基于覆盖水量的监测点优化选址法的缺陷与改进

研究了给水管网水质监测点选址的方法,分析了覆盖水量法存在的缺陷,针对这一缺陷,提出了一种基于覆盖水量指数的改进方法,在评价节点的代表性时,该方法同时考虑了总覆盖水量和覆盖水量时间分布对节点代表性的影响,提高了管网水质监测点优化选择的准确度和监测数据的代表性.为了提高优化问题求解的速度,采用了遗传算法求解水质监测点优化选址问题,并将此两类方法应用于2个案例管网.对于案例中的管网,采用布设7个监测点,可有效监控所有95个节点中85%以上的管网水量.同时,实际案例管网的应用表明,与覆盖水量法相比,覆盖水量指数法的计算结果具有更好的代表性,基于此建立的给水管网在线监测网络能够更好地代表管网的水质情况.     

赤子爱胜蚓处理鲜牛粪的适宜条件研究

文章以鲜牛粪为饵料,通过培养试验研究不同乙酸添加量、湿度、温度、接种密度和添加EM菌对赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)生长繁殖的影响,从而为蚯蚓处理畜禽粪便筛选最适宜的生长条件。结果表明:蚯蚓生长最适宜的条件为,每90g(干重)饵料接种8条蚯蚓,加1mL10%的乙酸溶液,含水率控制在65%～70%;温度控制在20～25℃,并接种EM菌促进蚯蚓的生长繁殖。     

最优组合预测模型在城市生活垃圾清运量中的应用

为了比较客观地反映我国城市生活垃圾清运量的发展趋势,在灰色预测、后退法回归和多元回归三种预测方法的基础上提出了我国城市生活垃圾产生量的线性及非线性的最优组合预测模型。文章以我国1998～2006年的城市生活垃圾清运量为基础,通过实例对模型精度进行了分析,结果表明,预测值与实际结果具有良好的一致性,模拟精度达到0.1%,在此基础上对中国城市生活垃圾未来近几年的变化趋势做出预测。