南昌大学杨赞获国家专利权
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龙图腾网获悉南昌大学申请的专利基于ML的全回转推进器驱动轴服役寿命与轻量化设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119783284B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411974852.0,技术领域涉及:G06F30/17;该发明授权基于ML的全回转推进器驱动轴服役寿命与轻量化设计方法是由杨赞;陈宇航;胡子奇;褚福齐;周子恒设计研发完成,并于2024-12-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于ML的全回转推进器驱动轴服役寿命与轻量化设计方法在说明书摘要公布了:本发明公开了基于ML的全回转推进器驱动轴服役寿命与轻量化设计方法,包括:1通过几何建模、静力学分析与疲劳分析仿真,获得全回转推进器驱动轴的服役寿命与重量,建立数学模型;2在多维设计空间内生成优化种群;3基于优化种群仿真结果分布状态构建进化起点集,设计两步渐进式进化操作生成候选子代个体向量;4设计内层进化加快优化速度,采用切比雪夫聚合函数进行筛选;5对筛选出的最优候选子代个体向量进行仿真评估,更新精确种群;6对优化种群进行更新,返回步骤3,直至优化结构满足设计要求。本发明能够针对全回转推进器驱动轴结构服役寿命与轻量化优化设计问题进行高效求解。
本发明授权基于ML的全回转推进器驱动轴服役寿命与轻量化设计方法在权利要求书中公布了:1.一种基于ML的全回转推进器驱动轴服役寿命与轻量化设计方法,其特征在于,所述方法包括: 步骤1:根据全回转推进器驱动轴所受的静态载荷,在ProE中构建全回转推进器驱动轴的几何模型并进行受力分解,将几何模型导入ANSYSWorkbench中进行静力学分析并读取全回转推进器驱动轴的重量,将静力学分析结果与全回转推进器驱动轴所承受的时序载荷共同导入ANSYSnCodeDesignLife中,其中,静态载荷为全回转推进器驱动轴固定时所受的支撑载荷,时序载荷为全回转推进器驱动轴工作时所受的随时间变化的动态载荷;根据全回转推进器驱动轴材料属性采用Goodman方法对ANSYSnCodeDesignLife软件中服役寿命S-N曲线进行修正,在ANSYSnCodeDesignLife进行仿真获得全回转推进器驱动轴的服役寿命,以各轴段半径、各轴段长度以及轴段数目为结构设计参数,以全回转推进器驱动轴服役寿命和重量为两个优化目标,推导全回转推进器驱动轴服役寿命与轻量化设计问题的数学优化模型; 步骤2:在考虑材料强度、制造工艺和空间限制的情况下,确定各轴段半径、各轴段长度以及轴段数目的取值范围,构建由各轴段半径、各轴段长度以及轴段数目组成的多维设计空间,其中一个维度代表一个结构设计参数;根据多维设计空间的维度以及计算资源,确定需要采样的个体向量数目N,在多维设计空间内,通过单纯形法产生N个均匀分布的参考向量;在多维设计空间内,通过均匀采样方法产生N个均包含各轴段半径、各轴段长度以及轴段数目取值的个体向量,这N个个体向量组成优化种群;利用ANSYSnCodeDesignLife对优化种群中的每个个体向量进行服役寿命和重量仿真,得到服役寿命与重量两个目标值,将所有个体向量信息存入数据库; 步骤3:基于优化种群仿真结果在以全回转推进器驱动轴服役寿命和重量这两个优化目标所构成的目标空间的分布状态构建进化起点集,针对每个进化起点集,在由各轴段半径、各轴段长度以及轴段数目结构设计参数组成的多维设计空间内部,随机在进化起点集中选择一个初始个体向量实施两步渐进式进化操作产生候选子代个体向量,在两步渐进式进化操作中,根据基于理想参考点构建的切比雪夫聚合函数从第一步维度扰动变异操作产生的候选子代个体向量中筛选得到第一类子种群与最好的第一类候选子代个体向量,并将最好的第一类候选子代个体向量作为第二步维度扰动变异操作的起点来执行第二步维度扰动变异操作,并根据基于天底参考点构建的切比雪夫聚合函数从第二步维度扰动变异操作产生的候选子代个体向量中筛选得到第二类子种群; 步骤4:针对每类子种群,采用基于径向基函数机器学习模型的内层进化获得最优候选子种群,并根据两类参考点构建两个切比雪夫聚合函数,基于每个切比雪夫聚合值从最优候选子种群中筛选对应的最优候选子代个体向量; 步骤5:采用全回转推进器驱动轴结构服役寿命与重量仿真模型对最优候选子代个体向量进行仿真评估,更新精确种群及数据库; 步骤6:设计优化种群更新策略,采用步骤4中针对第一类子种群所获得的最优候选子种群对优化种群进行更新,并且对步骤5中仿真评估结果进行判断,若服役寿命与重量满足设计要求,则输出根据数据库筛选的帕累托集合中所有个体向量对应的全回转推进器驱动轴优化结构,否则转至步骤3,直至优化结构满足设计要求。
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