考慮區(qū)間和概率不確定性的機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計.pdf

1、實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)化設計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)設計方案的有效途徑。雖然近年來國內(nèi)外不少專家學者圍繞機械結(jié)構(gòu)的不確定性優(yōu)化設計開展了一系列研究工作，但是仍然存在許多問題有待進一步研究。一方面，現(xiàn)有研究在求解基于區(qū)間的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計模型時往往是通過引入罰因子、正則化因子等將區(qū)間模型轉(zhuǎn)換為確定性模型，并通過加權(quán)法將多目標優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標問題進行優(yōu)化求解，該基于模型轉(zhuǎn)換的間

2、接求解過程比較繁瑣，且不同的模型轉(zhuǎn)換參數(shù)還會導致不同的求解結(jié)果;另一方面，在實際工程結(jié)構(gòu)設計中概率和非概率不確定因素通常是同時存在的。因此，開展考慮區(qū)間和概率不確定性的機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計研究，提出并實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計模型的直接求解方法，對提高機械結(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)化設計、非概率不確定性優(yōu)化設計和概率-非概率混合不確定性優(yōu)化設計的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)有研究中存

3、在的問題，提出了論文的研究意義與研究內(nèi)容。
　　第二章概述了區(qū)間序關系與區(qū)間可能度等區(qū)間數(shù)學基礎理論，給出了基于區(qū)間模型、概率模型和混合模型的機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健性與可靠性指標的數(shù)學描述方法，并介紹了預測機械結(jié)構(gòu)性能指標的近似代理模型的構(gòu)建方法以及常用的多項式響應面模型和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)間的機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健性設計模型，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)于關系準

4、則，并結(jié)合雙層嵌套的遺傳算法和Kriging近似模型技術(shù)，實現(xiàn)了基于區(qū)間的機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健性設計模型的直接求解。最后，通過測試算例和壓力機上橫梁穩(wěn)健設計實例驗證了提出方法的有效性和相對于間接方法的優(yōu)越性。
　　第四章建立了基于區(qū)間的機械結(jié)構(gòu)可靠性設計模型，給出了基于圖表法的區(qū)間可靠度統(tǒng)一計算公式，提出了區(qū)間可靠性違反度的定義和對應的優(yōu)于關系準則，完成了對可靠性設計模型的直接求解。測試算例和壓力機上橫梁可靠性設計實例表明，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計參數(shù)，以區(qū)間變量描述不確定因素，建立了基于概率-區(qū)間的機械結(jié)構(gòu)可靠性設計模型，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，選擇多項式響應面模型作為近似代理模型，并結(jié)合遺傳算法和改進的一次二階矩法，實現(xiàn)了基于概率-區(qū)間的結(jié)構(gòu)可靠性設計模型的求解，并通過壓力機滑塊機構(gòu)和底座的可靠性設計實例驗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，并指出了有待進一