文档介绍：中图分类号:TP391论文编号:102870512-S207学科分类号:082503硕士学位论文基于有限元分析的结构稳健优化设计技术研究生姓名陈黎明学科、专业航空宇航制造工程研究方向数字化设计与制造指导教师陈文亮教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一二年一月Nanjing University of Aeronautics and AstronauticsThe Graduate SchoolCollege of Mechanical and Electrical EngineeringThe Technology of Structure and Robust Optimized Design Based onFinite Element AnalysisA Thesis inAerospace Manufacturing EngineeringbyChen LimingAdvised byProf. Chen WenliangSubmitted in Partial Fulfillmentof the Requirementsfor the Degree ofMaster of EngineeringJanuary, 2012承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。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过的研究成果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名:日期:南京航空航天大学硕士学位论文I摘要结构优化设计已经成为工业界和学术界的研究热点,而研究重点主要在于如何提高设计的效率和精度。一种较新的模仿蜜蜂采蜜行为的元启发式优化算法--蜂群算法,被应用于解决机械结构件的优化设计问题。先由试验设计和序列响应面法构建目标函数及约束条件的代理模型,再应用改进蜂群算法求解最优设计。在优化过程中调用的是满足精度要求的代理模型,大大减少了有限元计算次数,提高了优化效率。选取典型实例对该方法进行验证,预期值与实际值相比较的结果表明该方法具备了足够的求解精度,能够满足工程实际要求。稳健优化设计可以减小产品的质量波动,增强设计的健壮性。研究了区间型不确定因素的性质,提出了代理模型方法、区间分析和改进蜂群算法相结合的稳健优化设计方法。选取典型实例对上述方法进行验证,通过将稳健优化结果与结构优化设计结果相比较可知,虽然牺牲了产品的一部分性能指标,但增加了质量指标的稳健性和设计变量的可靠度,且该稳健优化设计方法得到的预期值和实际值的误差控制在一定的容差范围之内。针对结构优化设计和稳健优化设计的效率问题,提出了基于有限元分析过程参数化的优化技术。利用Open CASCADE几何造型平台开发参数化有限元软件平台,实现了几何模型参数化、网格模型参数化和属性数据参数化等功能,能够一次建模完成多次有限元计算,并提取所需的有限元分析结果作为样本数据点构建代理模型,将得到的代理模型通过不同的数学处理分别应用到结构优化设计和稳健优化设计中。通过实例证明此方法具有良好的运行效率和运行效果,对实际工程问题的优化设计有很大的帮助。关键词:结构优化设计,稳健优化设计,有限元分析过程的参数化,代理模型,改进蜂群算法基于有限元分析的结构稳健优化设计技术IIABSTRACTThe research of structure optimization design has e a hot pot in both industry and academe, of which the emphasisis how to increase the method’s efficiency and precision. The artificial bee colony (ABC) algorithm, a relatively recent bio-inspired approach mimicking the behavior of real bee colony, was applied to optimization problems of mechanicalstructural. The metamodel of objective and constrains were gotten through combination of design of experiment and sequential response surface m