Метод многокритериальной параметрической оптимизации на основе усовершенствованного взвешенного метода TOPSIS применительно к каркасно-оболочечным несущим конструкциям
Авторы: Ван Ичжоу, Зузов В.Н.
Опубликовано в выпуске: #1(145)/2024
DOI: 10.18698/2308-6033-2024-1-2329
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Наземные транспортно-технологические средства и комплексы
Изложен метод многокритериальной параметрической оптимизации на основе усовершенствованного взвешенного метода TOPSIS, позволяющий уменьшить влияние ограничений в многокритериальной параметрической оптимизации по сравнению с такими универсальными методами, как прямой метод, метод поверхности отклика и взвешенный метод TOPSIS, а также сократить машинное время на решение задачи снижения массы каркасно-оболочечных несущих конструкций при обеспечении их прочности и жесткости. Оценка эффективности разработанного метода осуществлена путем сравнения результатов оптимизации по предлагаемому методу и на базе универсальных методов применительно к кузову амфибийной машины Humdinga. С целью сокращения машинного времени в предлагаемом методе реализована модификация взвешенного метода TOPSIS на базе генетического алгоритма. Для устранения влияния количества критериев и весовых коэффициентов целевых функций на результат оптимизации для функции приспособленности генетического алгоритма используются численные результаты взвешенного метода TOPSIS. Повторного расчета можно избежать благодаря применению базы данных вычисленных особей. Для того чтобы ослабить влияние различий популяции на результат оптимизации, с целью обеспечения сходимости вводятся глобальные экстремальные особи. Из анализа результатов расчетов следует, что предлагаемый метод обеспечивает существенное снижение массы кузова (масса панели днища кузова стала на 51 % меньше, чем у исходной конструкции). По сравнению с такими универсальными методами многокритериальной параметрической оптимизации, как прямой метод и метод поверхности отклика, предложенный метод снижает массу кузова в большей степени, а по сравнению с взвешенным методом TOPSIS — позволяет на 75 % сократить машинное время на решение задачи.
Литература
[1] Степанов А.П. Проектирование амфибийных машин. Москва, Изд-во Мегалион, 2007, 420 с.
[2] Гончаров Р.Б., Зузов В.Н. Определение критериев выбора параметров материала-наполнителя в несущих тонкостенных конструкциях каркасного типа применительно к задачам пассивной безопасности автомобилей. Инженерный журнал: наука и инновации, 2019, вып. 4. https://doi.org/10.18698/2308-6033-2019-4-1865
[3] Гончаров Р.Б., Зузов В.Н. Особенности поиска оптимальных параметров усилителей задней части кабины грузового автомобиля на базе параметрической и топологической оптимизации с целью обеспечения требований по пассивной безопасности по международным правилам и получения ее минимальной массы. Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2019, № 2, с. 163–170. https://doi.org/10.46960/1816-210X_2019_2_163
[4] Gunantara N. A review of multi-objective optimization: Methods and its applications. Cogent Engineering, 2018, vol. 5. https://doi.org/10.1080/23311916.2018.1502242
[5] Marler R.T., Arora J.S. The weighted sum method for multi-objective optimization: new insights. Structural and multidisciplinary optimization, 2010, vol. 41, pp. 853–862. https://doi.org/10.1007/s00158-009-0460-7
[6] Myers R.H., Montgomery D.C., Anderson-Cook C.M. Response surface methodology: process and product optimization using designed experiments. John Wiley & Sons, 2016, 856 p.
[7] Воробьева М.В. Анализ методов многокритериального принятия решений. Региональная и отраслевая экономика, 2022, № 1, с. 24–28. https://doi.org/10.47576/2782-4578_2022_1_24
[8] Hwang C.L., Yoon K. Methods for multiple attribute decision making. Multiple attribute decision making: methods and applications a state-of-the-art survey, 1981, vol. 186, pp. 58–191. https://doi.org/10.1007/978-3-642-48318-9_3
[9] Cho J.G., Koo J.S., Jung H.S. A lightweight design approach for an EMU carbody using a material selection method and size optimization. Journal of Mechanical Science and Technology, 2016, vol. 30, pp. 673–681. https://doi.org/10.1007/s12206-016-0123-8
[10] Sheppard D. Amphibious innovation: engineering the Aquada. E.nz Magazine: The Magazine of Technical Enterprise, 2005, vol. 6, pp. 23–25. https://doi.org/10.3316/informit.007323739318493
[11] Divinycell H. Excellent mechanical properties to low weight. URL: https://www.diabgroup.com/products-services/divinycell-pvc/divinycell-h/ (дата обращения: 01.12.2023).
[12] Huang Z., Li Y., Zhang X., Chen W., Fang D. A comparative study on the energy absorption mechanism of aluminum/CFRP hybrid beams under quasi-static and dynamic bending. Thin-Walled Structures, 2021, vol. 163, pp. 1–14. https://doi.org/10.1016/j.tws.2021.107772
[13] Гончаров Р.Б., Зузов В.Н., Чайко Д.Н. Моделирование поведения тонкостенных труб с разными наполнителями при предельном нагружении применительно к решению проблем пассивной безопасности автомобилей. Инженерный журнал: наука и инновации, 2019, вып. 3. https://doi.org/10.18698/2308-6033-2019-3-1856
[14] Ван И. К вопросу о нахождении экстремальных режимов нагружений амфибийных машин при эксплуатации в водной среде. Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2023, № 4, с. 82–96. https://doi.org/10.46960/1816-210X_2023_4_82
[15] Афанасьев Б.А., Белоусов Б.Н., Жеглов Л.Ф. Проектирование полноприводных колесных машин: в 3 т. Полунгян А.А., ред. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008, 432 с.