文档介绍：大连理工大学
硕士学位论文
基于可靠性的多学科设计优化
姓名:原薇
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:黄洪钟
20051201
摘要工程系统的设计常常面临多学科的严峻挑战,复杂产品的开发涉及多个学科领域,因此,在传统优化的基础上,针对复杂工程系统的多学科设计优化:υ硕梢运醵炭7⑹奔洹⒔档筒烦杀尽⑻岣卟分量。大多数工程问题都包含随机因素,对于一个多学科系统,各个学科的不确定性可能会通过相互间的耦合关系进行传递,导致系统最终的不确定性是各学科不确定性的累积,如果不能很好的处理这些不确定性,设计结果将得不到保证,影响产品的最终质量,所以,典型的多学科设计优化既要寻求总体系统优化与子系统优化最佳协同效果,又要考虑不确定性对设计过程和设计结果的影响。传统方法通过采用安全系数来处理随机因素,因此常常导致超余量设计,并且无法深入了解各种随机因素的影响,以及实际的安全余量。近年来,质量工程方法的长足发展使设计人员可以通过随机模型和概率分析处理不确定性和随机性。当这些技术在优化设计的框架下进行运用时,可以搜寻不仅理论上可行,而且实际上也可行的设计方案。本论文致力于研究不确定性下的多学科设计优化问题,通过分析不确定性的来源、建模和分析方法,寻求管理胁蝗范ㄐ缘姆椒ǎ嘀赜谘芯炕诳煽啃缘亩嘌Э设计优化方法。通过软件对实例分别进行常规优化和基于可靠性的优化,分析了不确定性对设计的影响;并针对基于可靠性的多学科设计优化的高效适用的要求,提出了多学科结构下的协同可靠性分析方法和一种新的基于可靠性的多学科设计优化方法籗篟痙G罢呒坛辛诵呕椒ǖ挠攀疲矣捎谙统级优化器采用模拟退火算法和响应面近似学科优化,使其计算准确、有效;后者采用分解策略将可靠性分析模块和?榻怦睿怪晌5パ返募扑阈问剑苊饬艘往的嵌套模式带来的计算复杂性的问题,并且通过改变约束在设计空间的位置,使优化迅速向着可行方向求解,达到提高计算效率的目的。关键词:多学科设计优化;可靠性分析;不确定性;基于可靠性的优化大连理工大学硕士研究生学位论文
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日期:丛。丝:丝厦:弦独创性说明作者郑重声明:本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名:
翊厦:叛趔年隆簧大连理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”,同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名:导师签名原薇:基于可靠性的多学科设计优化
髀遗传算法和符号计算等。期刊和蛆会议关于航空宇航工程系统不确定性分析、课题背景随着科学技术的不断进步,工程系统越来越精密、复杂,航空航天、汽车等领域就是这样的复杂工程系统。这些复杂系统通常是由许多子系统组成的,子系统之间存在耦合关系,相互影响,如何在取得子系统级的协同效应的同时达到系统整体最优,业已成为工程系统设计过程中的关键。多学科设计优化椒ㄕ且恢纸饩稣庋丛庸こ系统设计的思想方法。由于不确定性存在于工程设计的各个方面,如载荷、材料属性、零件的几何形状和操作条件的变化,再如建立数学模型时所做假设带来的不确定性。随着可靠性技术的发展,人们逐渐认识到,在很多情况下,由于不确定性的考虑不合理,为追求重量最轻或费用最小的优化目标,确定性的优化设计得出的系统性能余度更小,失效的可能性增加。因此,需要合理地定量计入各种影响系统性能的不确定性,需要在安全性和经济性之间进行协调和平衡【俊1J夭呗缘纳婵占湓嚼丛叫。焖俦浠氖谐⊙杆俚南录际的优势,缩短设计到产品的时间对工业界显得愈发重要,因此,不确定性建模和仿真设计方法引起人们越来越多的关注【。现在国内对难芯炕旧隙际腔凇叭范ǖ摹保此脑睾苫肪场⑹J健设计要求、设计变量、设计参量、目标函数、约束条件和仿真模型等均被处理为确定性的,因而得出的最优设计是确定性的,其思想是基于传统的安全系数法。即通过人为假设的安全系数考虑影响系统性能的所有不确定性。这在一定程度上简化了设计和计算过程,降低了计算工作量,但这种方法取值是依据经验而定,本质上属于定值安全系数设计范畴,它忽略了设计量和参数的随机性这一重要事实