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.     

南京冬季典型霾天气过程多元对比分析

选取2017～2020南京地区冬季3个典型霾天气过程,综合分析了霾天气过程中污染物、气象要素以及边界层条件等影响机制与特征变化.结果表明,3次过程中,AQI指数峰值分别为304(严重污染)、227(重度污染)与176(中度污染),且与PM2.5、PM10浓度变化基本趋于一致,PM25与PM10比值基本都大于0.7;污染...     

“5·12”地震前后都江堰市地表覆盖状况变化分析

本文以应用遥感技术,对“5·12”地震都江堰区域地表覆盖状况进行分析评价。选取都江堰市基于2007年的LandsatTM影像和2010年HJ-1卫星CCD影像,通过面向对象和目视解译相结合的方法,提取了草地、河流、旱地、水田、建设用地等9类生态类型环境覆盖信息。结果表明：“5·12”汶川地震对地表生态环境的变化较大,北...     

氧气瓶内附油脂充氧过程爆炸分析与计算

分析总结了氧气钢瓶物理爆炸和化学爆炸的原因。针对2009年某市发生的一起氧气瓶内含油脂爆炸事故,系统分析了国内曾经发生的几次因油脂导致气瓶爆炸事故。油脂进入到氧气瓶内大都是由于误操作。油脂与高压纯氧接触会发生剧烈的自燃氧化放热,使瓶内的氧气迅速升温升压,超出气瓶承压极限导致爆炸破裂。分析比较发现由油脂导致的气瓶爆炸,其破坏程度不如混入可燃气体导致的气瓶爆炸剧烈,一般不是粉碎性爆炸。在正常的充氧过程中,氧气瓶温度会升高,采用变质量热力学中的方法,计算说明气瓶在充装过程中氧气温度的具体变化。充氧温度计算为充氧工作人员提供参考,如发现异常情况,可以及时地控制和预防。由现场压力表可知氧气瓶在充装至12MPa时发生爆炸,而氧气瓶最小爆炸压力为37.6MPa,油脂燃烧放热,计算可知致使钢瓶爆炸破裂所需要的最小油脂量,为66.4-79.6g。不同的充装压力下发生爆炸,所需要的最小油脂量不同,充装压力越高,爆炸所需要的最小油脂量越少。     

模糊综合评判法在西部地区高速公路施工现场安全评判中的应用

目前随着高速公路建设的飞速发展,引发了施工现场的安全管理难度剧增,及时、正确地掌握和评判施工现场安全状况是预防和控制安全事故发生的有效途径。但公路施工领域安全评判涉及的因素很多,模糊性大、动态变化复杂是最显著的特性,因素之间互相作用使结果可变性很大,如何对受多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价是目前一个很重要的问题。模糊综合评判法可把定性评价转化为定量评价,能较好地解决模糊的、难以量化的问题。但由于该法使用的评语常带有模糊性,各影响因素的权重通常是专家凭经验给出,从而影响评判结果的客观性。而层次分析法适用于多方案或多目标的决策,可将定性与定量的分析相结合,可以减少评价中因主观性所带来的弊端,使评价结果更可信。本文在研究模糊综合评判法和层次分析法优缺点的基础上,将二者结合起来,建立西部地区高速公路施工现场安全状况评价的模型,利用该模型得出公路施工现场安全状况,为施工现场的安全管理和事故防治提供依据。     

PTG测定油脂与高压氧气的反应

介绍说明几起氧气瓶内附油脂充氧过程中爆炸事故。介绍高压氧气与油脂的反应,论述了空压机润滑油燃烧基本特性,采用热重天平进行了空压机润滑油在不同压力的气体氛围内的燃烧试验,建立起空压机润滑油的热重和微商热重曲线,得到空压机润滑油在不同压力的氧气氛围内的自燃点。放入加压热重分析仪内的润滑油,接触高压氧气后迅速被氧化,氧气压力越高,氧化程度越深。随着氧气压力的升高,润滑油的着火点降低。这表明氧气瓶中油脂,随着充氧压力的增加,着火点降低,即压力越大,油脂越容易自燃,释放热量,导致爆炸。提出安全措施。     

小流域面源污染减控措施优化管理

以长春市重要饮用水源地石头口门水库的莫家沟小流域为研究区,选择横垄耕作、修建梯田、退耕还林、化肥减施和人工湿地5种措施进行磷素削减处理,共计21个措施组合方案;以实施措施的费用最小为目标函数,以水库水质TP浓度和采用不同措施的土地面积为约束条件,建立小流域出口水质优化管理模型。模拟计算3个阶段的可行性最优方案分别为:2011—2020年,选取措施为施肥量不变,现状梯田面积不变,坡度≤5°的耕地采取横垄耕作,其他退耕还林;2021—2030年,在第一阶段实施方案的基础上,新建人工湿地0.03 km2;2031—2050年,全部农田原位退耕还林,保持人工湿地面积不变,最终实现入库水质ρ(TP)≤0.01 mg.L-1的目标。化肥减施和梯田建设面积是影响方案选择的主要因素。     

基于模糊均生函数和最优子集回归的飞行事故率预测

为有效预防飞行事故的发生,针对飞行事故率具有随机波动性和趋势性的特点,采用模糊均生函数(FMGF)和最优子集回归(OSR)建立飞行事故率预测模型。该方法把FMGF延拓序列作为预测因子加入OSR方程,将FMGF分析和因子筛选相结合作OSR,进而对飞行事故率进行预测。通过对美国空军1988—2004年的飞行事故率进行拟合预测,结果表明:将FMGF模型和OSR模型有机结合,能够有效刻画飞行事故率的随机波动特性,并且其预测结果的相对误差也较小。     

乌鲁木齐市可吸入颗粒物污染水平及其与气象因素的相关性分析

为了解可吸入颗粒物污染水平与气象因素之间的关系,从2008年9月—2010年2月采集乌鲁木齐市可吸入颗粒物样品,并对其随时间的变化特征及其与气象因素之间的相关性进行了统计分析。结果表明,采样时间内可吸入颗粒物中PM2.5和PM2.5-10的质量浓度的范围分别为38.2~468.7μg/m3和20.8~243.1μg/m3,平均浓度分别为134.2μg/m3和69.2μg/m3。可吸入颗粒物同时受几种气象因素的影响,其浓度与温度、能见度、风速呈负相关,与湿度呈正相关。     

绵阳市大气污染物浓度变化特征及相关性分析

随着我国工业化、城市化和机动化的高速发展,大气环境质量越来越受民众关注,我国已建成国控—省控—市控—县控四级环境空气自动监测网络,监测项目包括SO2、NO2、CO、O3、PM2.5和PM10.基于2018年绵阳市环境空气监测数据、颗粒物化学组分及气象资料分析上述6个监测项目年均、季度、月均、日均及每日最大小时浓度变化特征,并进一步探讨污染物浓度与气象条件的相关性,结合颗粒物化学组分对产生原因进行剖析.结果表明:绵阳市冬季环境空气质量较差,夏季相对较好.Pearson相关性分析表明:SO2、NO2、CO和颗粒物(PM2.5和PM10)之间存在显著相关性,冬季PM2.5与SO2、NO2的相关系数分别为0.610和0.635,PM10与SO2、NO2的相关系数分别为0.655和0.655,颗粒物主要化学组分为硫酸盐、硝酸盐、铵盐和二次有机气溶胶,颗粒物二次转化尤为明显,冬季需重点管控颗粒物;春季和夏季O3与PM2.5、PM10呈显著正相关,需做好颗粒物和O3的协同管控.O3每日最大小时浓度多集中在13:00?—?18:00,其他污染物每日最大小时浓度多集中于08:00?—?12:00和20:00?—?24:00,同时NO2在20:00?—?24:00出现每日最大小时浓度的频次占67.1％,控制机动车等污染源排放尤为重要.