文档介绍：摘要本文系统地研究了基于可靠性的结构优化设计方法。首先通过对工程中不确定因素的探讨,表明对结构进行基于可靠性设计的重要性和必要性。然后针对设计变量是确定量,部分设计参数是随机量的情形,探讨了结构元件可靠度的计算方法,提出可以利用可靠指标是原点到失效界面的最短距离这一概念来建立优化数学模型,来求解可靠指标。探讨了结构系统可靠度的模拟及其计算方法。介绍了优化设计的概念和算法以及满应力设计的基本思想。通过对一个三杆超静定桁架的优化求解,说明了传统的和基于可靠性的两种结构优化设计之间的差异,并使用“规划求解”来求解确定性优化问题。引入系统可靠度的近似算法,结合满应力设计的基本思想,建立优化迭代准则,提出了加快迭代过程中收敛速度的有效迭代公式。文中还通过一个钢屋架算例说明了所提出的算法的有效性和优越性。图【】表【坎巍关键词:可靠指标;优化设计;规划求解;优化迭代准则分类号:
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学位论文作者签名:文筇勿独创性声明学位论文版权使用授权书塞徵理工大堂本人声明所呈交的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。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签字日期:年月本学位论文作者完全了解安徽理工大学有保留、使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于安徽理工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权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。C艿难宦畚脑诮饷芎适用本授权书M北救吮Vぃ弦岛蠼岷涎宦畚难芯靠翁庠僮吹文章一律注明作者单位为安徽理工大学。学位论文作者签名可以日
引言可靠度理论在二十世纪已经开始逐步发展,其中元件的可靠度理论已基本完善,系统可靠度理论也还在探索中。优化设计理论则相对比较完善。所以基于可靠度的结构优化设计方法的发展过程实质上是结构可靠度分析方法的发展过程。本文研究目的是对基于可靠性的结构优化设计方法进行探讨,特别是对基于系统可靠度理论下的桁架优化设计。现存基于可靠度的优化设计资料中大多是关于元件的,不涉及系统可靠度,其原因是系统比较复杂,而且求解过程中使用优化迭代会使计算量很大,效率不高,有时甚至不可行,解大型的系统优化问题无由于研究的范围是可靠度理论和优化设计领域的交叉领域,故先对可靠度理论和优化设计理论进行评述和提出一些新的思路;再对基于元件或各失效模式可靠度的结构优化设计方法进行了研究,其次涉及到体系的基于可靠性的优化设计方法,也是本文的主要研究对象。本文通过结合满应力设计的基本思想和引入各失效模式的可靠度,分析和改进了优化准则法迭代公式,加快了系统可靠度约束下优化设计的迭代收敛速度。最后对钢屋架进行了基于可靠性的优化设计,结果表明,结构的系统可靠度经优化后得到了提高,自重也得到大幅度减轻,对节省材料降低造价具有较大的贡献。能为力。安徽理笱妒柯畚引言
第滦髀概述结构设计中,传统设计的模式⋯是工程理论和经验、初始设计理论分析、校核、修改设计、再分析、再校核。设计工程师先根据自己的理论知识和丰富的工程设计经验首先针对用户的需要进行概念设计,定出结构的类型和形式,选择材料,按规范要求和标准给出受力情况ǜ鞴た龊凸た鲎楹,提出初始设计方案,再进行结构分析,根据分析对结构进行强度、刚度、稳定性、裂缝、疲劳、振动频率等个方面的校核,如果不符合安全和经济要求,则修改初始设计,再进行结构的重分析、重校核,直到满足为止。传统设计的这种重分析、重校核过程最多为次,否则工作量太大,难以承受。这种设计的一个主要缺点是难以找到材料的合理分布,因而不易得到比较理想的既经济又安全的设计方案。另外在传统设计中初始设计方案至关重要,这对缺少设计经验的年轻工程师来说就比较困难。优化设计的模式⋯是对初始方案的分析、优化、再分析、再优化。即根据既定的结构类型和形式、工况、材料和规范所规定的各种约束条件,提出优化数学模型,其模式是根据优化设计的理论和方法求解优化模型,即进行结构分析、优化设计、再分析、再优化、反复进行,直到收敛为止。这样设计能使材料的分布达到合理的状态,从而使结构设计达到既经济又安全的要求。结构设计的首要任务是要保证可靠,即安全,适用和耐久。在可靠的前提下,还应该追求更合理,更经济的结构设计。根据工程实际的需要,按照经济和安全的准则,以确定论的思想方法设计结构,是通常意义下结构设计的目的。而结构安全的含义应从