多學科設計優(yōu)化關鍵技術(shù)研究及其在機構(gòu)學領域中的應用.pdf

1、隨著科學技術(shù)的不斷進步，機械系統(tǒng)越來越精密、復雜，其內(nèi)部各組成部分之間的相互作用也日益明顯。機械系統(tǒng)設計通常涉及到多學科、多目標、多約束、多個設計變量，使得機械系統(tǒng)的總體設計過程十分復雜。為挖掘設計潛力，提高設計質(zhì)量，多學科設計優(yōu)化（Multidisciplinary Design Optimization，MDO）理論得到了極大重視。MDO通過充分利用各學科間相互作用所產(chǎn)生的協(xié)同效應，獲得系統(tǒng)的整體最優(yōu)解或工程滿意解。目前，MDO已引

2、起了國內(nèi)外學術(shù)界的廣泛關注，并在航空航天領域內(nèi)取得了巨大成功，產(chǎn)生了巨大的效益。MDO在航空航天領域內(nèi)的巨大成功也引起了其他工程設計領域的重視，MDO的應用范圍已經(jīng)拓展到了武器、汽車、計算機、通信、機械、醫(yī)療以及建筑等各個領域。 引入MDO的思想到機構(gòu)設計領域，研究了機構(gòu)的設計模式。介紹了機構(gòu)的串行、集成和MDO設計模式的定義，分析了機構(gòu)設計模式的思想，建立了機構(gòu)設計模式的優(yōu)化模型，研究了機構(gòu)設計模式的優(yōu)缺點。 歸納了M

3、DO的耦合因素的類型，分析了影響MDO子系統(tǒng)之間耦合程度的一些主要因素，研究了耦合因素相互作用的機理，著重對交叉耦合因素進行深入研究分析，利用靈敏度計算結(jié)果，定義強弱耦合因素的概念，利用模糊數(shù)學信息，定義耦合因素的隸屬度函數(shù)，提出強弱耦合因素的判定準則，構(gòu)建了基于靈敏度分析的MDO解耦方法。 分析了近似技術(shù)應用于MDO的重要性，闡述了MDO的局部近似技術(shù)和全局近似技術(shù)，歸納了試驗設計方法。針對CO算法系統(tǒng)級的計算困難的難題，采用

4、均勻設計方法，選取近似模型的樣本點，利用Kriging近似技術(shù)，構(gòu)造了系統(tǒng)級約束的近似優(yōu)化模型，提出了改進的CO算法。 分析了MDO系統(tǒng)的特點，提出了基于層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）確定各個子系統(tǒng)（學科）重要度的步驟，介紹了滿意度和滿意解的定義，列舉了滿意函數(shù)的常見分布類型及函數(shù)的選擇問題，闡述了復雜系統(tǒng)MDO可行解的綜合滿意度的評價方法，建立了MDO可行解的滿意度評價模型，構(gòu)建了M