文档介绍：西北工业大学
硕士学位论文
飞行器设计中的稳健设计方法研究
姓名:丁继锋
申请学位级别:硕士
专业:飞行器设计
指导教师:李为吉
20060201
摘要个主要方法——开口冉∩杓方法和基于响应面的稳健设计方法以及它们在应用。之后重点研究了翼型设计中存在的非设计状态翼型性能急剧恶化的问题,由镜奶锟诓┦坑谏鲜兰甏岢龅奈冉∩杓剖且桓龅统杀靖咝б的质量工程方法。稳健设计是在产品设计之初就综合考虑产品在制造和使用过程中可能存在的噪声因素,通过寻找一组可控因素的最佳水平组合,使产品的质量特性对噪声因素变化不敏感的一种设计方法。本文研究了目前进行稳健设计的两飞行器设计中的应用。本文第一部分研究了罔口方法的基本原理,并对其进行了改进以合理的处理带约束的优化问题。应用改进的田口方法,解决了复合材料层合板在一组服从正态分布的平面内载荷的作用下的稳健设计问题,得到对作用载荷的变化不敏感的复合材料层合板结构。本文第二部分研究了基于响应面的稳健设计方法,总结了响应面法常用的试验设计、响应面模型以及稳健设计优化模型,并讨论了物理规划在稳健设计中的提出了基于响应面的翼型稳健设计方法,并结合算例对不同的稳健设计优化模型进行讨沦,得到了在马赫数变化范围内都能保持较高性能,对马赫数变化不敏感的稳健翼型。【关键字】:稳健设计艨诜椒ǎ响应面方法两北R荡笱妒宦畚
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第一章绪论稳健设计的意义及研究现状家瓽曛赋鲇τ眯旁氡刃始涞拖拢鹗Ц叽サ男畔ⅲ集中在信噪比的使用上,因为信噪比混淆了可控因素对产品性能的均值和方差的产品的稳健性是指产品的质量对干扰因素变差的不敏感性,目前产品的稳健性已经成为产品质量的一个重要指标。稳健设计是在产品设计之初,就综合考虑产品在制造和使用过程中可能存在的噪声因素,通过寻找一组可控因素的最佳水平组合,使产品的质量特性对噪声因素不敏感的设计方法。稳健设计是一个低成本高效益的质量工程方法,其基本思想是把稳健性应用到产品中,以抵御大量下游生产或使用中的噪声;其基本原理是利用影响产品质量的非线性因素,通过改变某些可控因素的水平,使噪声因素对产品质量的影响减到最小。由于稳健设计在产品设计之初就考虑噪声因素的影响,所以产品设计几乎不需要考虑额外的余量或采用高质量的零部件对噪声因素的影响进行补偿。从而,降低了产品生产和使用的费用,同时保证了产品的性能。稳健设计是由日本学者┦孔钤缣岢觥I鲜兰甏鶷士以试验设计和信噪比为基本工具,创立了以提高和改进产品质量的田口稳健设计方法,国内又称为三次设计方法,即任何一个产品的设计都必须经过系统设计,参数设计和容差设计三个阶段,其中参数设计是田口稳健设计方法的核心内容。当时田口稳健设计方法在美国引起了巨大反响,之后稳健设计方法在西方困家被广泛应用。该方法与产品开发中传统采用的因素轮换法、正交设讨‘法相比,在技术上是一个飞跃,被称为”世界试验设计发展史上的第三块里程碑”。如今,稳健设计方法已被很多国内企业使用,对国产商品质量提高起到了一定的作用。但是,壬髡挪捎眯旁氡茸魑N冉⌒缘亩攘恐副辏耐臣蒲暾砹宋冉∩杓屏煊蚨ゼ庾ḿ业墓鄣惴⑾侄蕴锟诜椒ǖ呐酪影响,学者们都试图建立产品质量特性均值和方差的独立模型进行分析。,建立了质量特性均值和方差关于可控西北工业人学硕十学位论文
本文工作稳健设计在飞行器设计中的应用飞行器在其全寿命的过程中其飞行性能会受到多种因素的干扰,其中绝大变量各自独立的拟合模型,从而产生了基于响应面的稳健设计方法。目莳形成了两种主要的基于响应面的稳健设计方法:一种是分别建立产品质量特性的均值和方差关于设计变量煽匾蛩的拟合响应面,通常称为双响应面方法;法是通过试验建立质量特性关于可控因素和噪声因素的响应面,质量特性的均值和方差的响应面则由】提出的误差传递推导出。另外随着稳健设计的发展,通过对田口方法进行数学方式的诠释,并用优化计算实现对产品质量特性的提前控制,产生了一类基于工程模型的稳健设计方法,如容差模型法、随机模型法、灵敏度法等。部分因素是没办法控制的。瓾飞机在飞行过程中遇到突风,将使飞机气动特性发生变化,造成飞机飞行性能的恶化。通过稳健设计的方法,在飞行器设计之初就考虑飞行中复杂的不可控的噪声因素的影响,使飞行器的飞行性能对噪声因素不敏感,从而使飞行器在复杂环境下依然能够正常的工作。同样飞行器的结构特性也因为零部件的误差,结构的老化、损伤,以及由于不可控的飞行状态的变化环引起的受载状态的变化而受到影响,可以采用稳健设计的方法使飞行器的结构特性对不可控的噪声因素不敏感,提高结构的抗干扰能力,从而提高结构的可靠性。稳健设计是提高飞行器结构可靠性的一个有效的手段。本文的主要工作分以下两部分:研究了田口稳健设计方法的基本原理,