• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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闫凯波, 周鹏, 陆思思, 王俊杰, 范志伟. 基于机器学习的新型多胞梯度结构设计与优化[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2025-0388
引用本文: 闫凯波, 周鹏, 陆思思, 王俊杰, 范志伟. 基于机器学习的新型多胞梯度结构设计与优化[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2025-0388
YAN Kaibo, ZHOU Peng, LU Sisi, WANG Junjie, FAN Zhiwei. Design and Optimization of Corrugated Multi-cell Gradient Structures Based on Machine Learning[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2025-0388
Citation: YAN Kaibo, ZHOU Peng, LU Sisi, WANG Junjie, FAN Zhiwei. Design and Optimization of Corrugated Multi-cell Gradient Structures Based on Machine Learning[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2025-0388

基于机器学习的新型多胞梯度结构设计与优化

doi: 10.11883/bzycj-2025-0388
基金项目: 基金项目:国家自然科学基金项目(52402466);基金项目:国家自然科学基金项目(52402466);重庆市技术创新与应用发展专项重点项目(CSTB2024TIAD-KPX0081);中国博土后科学基金面上项目(2022M723001);中国博土后科学基金面上项目(2022M713014);重庆市博土后研究项目特别资助(2022CQBSHTB2020);重庆市教育委员会科学技术研究项目(KJZD-K202400704);重庆市教育委员会科学技术研究项目(KJQN202400718);重庆市自然科学基金面上项目(CSTB2025NSCQ-GPX0885);重庆交通大学研究生科研创新项目(2025S0051);

Design and Optimization of Corrugated Multi-cell Gradient Structures Based on Machine Learning

  • 摘要: 针对航空航天、交通运输、土木建筑等领域的碰撞防护需求,提出一种新型多胞梯度结构管(CMGHT)设计方法:在普通六边形管内引入正弦波纹肋板,并融合功能梯度设计理念,以实现结构耐撞性能的提升。首先,构建该结构的有限元(FE)模型并开展数值模拟分析。结果显示,在相同壁厚条件下,CMGHT的关键吸能指标表现显著优于现有结构:相较于普通六边形管(HT),其吸能量(EA)、比吸能(SEA)、平均压缩力(MCF)及压缩效率(CFE)分别提升395%、76%、45%和395%;相较于多胞六边形管(MHT),上述指标分别提升102%、57%、120%和48%;相较于波纹多胞六边形管(CMHT),EA、SEA、MCF、CFE分别提升8%、7%、8%、32%,且初始峰值压缩力(IPCF)降低18%,充分证明其吸能性能更优。随后,以肋板与外管的几何参数为设计变量,通过全因子实验设计生成540组样本,构建支持向量机(SVM)代理模型,并结合冠豪猪优化(CPO)算法完成模型优选,实现对CMGHT耐撞性能的精准预测。最后,采用多目标浣熊优化算法(MOCOA)进行多目标优化,获取最优特征参数组合。优化结果显示,相较于初始结构,优化后结构的SEA提高22%,CFE提升53%,MCF增强270%,进一步验证了设计方法的有效性。
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-12-01
  • 网络出版日期:  2026-03-19

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