考慮區(qū)間和概率不確定性的機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、實(shí)際工程中普遍存在著各種影響結(jié)構(gòu)性能的不確定因素，不確定性優(yōu)化設(shè)計(jì)是處理這些不確定因素并獲取高性能、高穩(wěn)健可靠性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的有效途徑。雖然近年來(lái)國(guó)內(nèi)外不少專家學(xué)者圍繞機(jī)械結(jié)構(gòu)的不確定性優(yōu)化設(shè)計(jì)開(kāi)展了一系列研究工作，但是仍然存在許多問(wèn)題有待進(jìn)一步研究。一方面，現(xiàn)有研究在求解基于區(qū)間的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型時(shí)往往是通過(guò)引入罰因子、正則化因子等將區(qū)間模型轉(zhuǎn)換為確定性模型，并通過(guò)加權(quán)法將多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化求解，該基于模型轉(zhuǎn)換的間

2、接求解過(guò)程比較繁瑣，且不同的模型轉(zhuǎn)換參數(shù)還會(huì)導(dǎo)致不同的求解結(jié)果;另一方面，在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概率和非概率不確定因素通常是同時(shí)存在的。因此，開(kāi)展考慮區(qū)間和概率不確定性的機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，提出并實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型的直接求解方法，對(duì)提高機(jī)械結(jié)構(gòu)性能及其穩(wěn)健可靠性具有重要意義。論文的主要內(nèi)容如下:
　　第一章綜述了概率不確定性優(yōu)化設(shè)計(jì)、非概率不確定性優(yōu)化設(shè)計(jì)和概率-非概率混合不確定性優(yōu)化設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)有研究中存

3、在的問(wèn)題，提出了論文的研究意義與研究?jī)?nèi)容。
　　第二章概述了區(qū)間序關(guān)系與區(qū)間可能度等區(qū)間數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論，給出了基于區(qū)間模型、概率模型和混合模型的機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健性與可靠性指標(biāo)的數(shù)學(xué)描述方法，并介紹了預(yù)測(cè)機(jī)械結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)的近似代理模型的構(gòu)建方法以及常用的多項(xiàng)式響應(yīng)面模型和Kriging近似模型。
　　第三章采用區(qū)間數(shù)描述不確定因素，建立了基于區(qū)間的機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健性設(shè)計(jì)模型，提出了區(qū)間約束違反矢量的定義和基于區(qū)間約束違反矢量的優(yōu)于關(guān)系準(zhǔn)

4、則，并結(jié)合雙層嵌套的遺傳算法和Kriging近似模型技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于區(qū)間的機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健性設(shè)計(jì)模型的直接求解。最后，通過(guò)測(cè)試算例和壓力機(jī)上橫梁穩(wěn)健設(shè)計(jì)實(shí)例驗(yàn)證了提出方法的有效性和相對(duì)于間接方法的優(yōu)越性。
　　第四章建立了基于區(qū)間的機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)模型，給出了基于圖表法的區(qū)間可靠度統(tǒng)一計(jì)算公式，提出了區(qū)間可靠性違反度的定義和對(duì)應(yīng)的優(yōu)于關(guān)系準(zhǔn)則，完成了對(duì)可靠性設(shè)計(jì)模型的直接求解。測(cè)試算例和壓力機(jī)上橫梁可靠性設(shè)計(jì)實(shí)例表明，提出方法可獲得

5、比間接方法更優(yōu)的結(jié)果。
　　第五章以概率變量描述設(shè)計(jì)參數(shù)，以區(qū)間變量描述不確定因素，建立了基于概率-區(qū)間的機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)模型，選擇在區(qū)間變量影響下可靠度的最小值作為可靠性指標(biāo)，選擇多項(xiàng)式響應(yīng)面模型作為近似代理模型，并結(jié)合遺傳算法和改進(jìn)的一次二階矩法，實(shí)現(xiàn)了基于概率-區(qū)間的結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)模型的求解，并通過(guò)壓力機(jī)滑塊機(jī)構(gòu)和底座的可靠性設(shè)計(jì)實(shí)例驗(yàn)證了提出方法的有效性。
　　第六章總結(jié)了論文的研究工作和主要成果，并指出了有待進(jìn)一