結(jié)構(gòu)魯棒設計方法及其應用.pdf

1、實際中存在的各種不確定性參數(shù)的波動變化,會對結(jié)構(gòu)性能指標產(chǎn)生影響.如果性能指標對參數(shù)的變異敏感,則會因參數(shù)可能的波動變化影響結(jié)構(gòu)的正常使用,引起結(jié)構(gòu)功能的劣化,甚至導致結(jié)構(gòu)失效.對于工程設計中廣泛存在概率不確定性量和非概率不確定性量的事實,作者認為有必要研究考慮兩類不確定性量同時波動變化影響的結(jié)構(gòu)魯棒設計方法及其在工程結(jié)構(gòu)設計中的應用,使結(jié)構(gòu)設計結(jié)果滿足設計要求并能適應外界變化,對不確定性的敏感程度降到最低.魯棒設計是一種新的設計理念,

2、其基本原則是尋求選擇合理的設計變量值而非消除變量的可能波動,來使設計對象的性能指標對各種變量的波動變化不敏感.魯棒設計同時強調(diào)目標函數(shù)的魯棒性和約束函數(shù)的魯棒性(或可行魯棒性).本文對常規(guī)魯棒設計方法加以改進,提出了考慮概率及非概率不確定性量同時存在時的結(jié)構(gòu)魯棒設計方法.文中還分別提出了可行魯棒性和目標函數(shù)魯棒性的多種實現(xiàn)策略,設計者可依據(jù)實際情況加以選擇組合得到適合的魯棒設計數(shù)學模型.結(jié)構(gòu)魯棒設計最終歸結(jié)為一個或若干個有約束的非線性優(yōu)

3、化問題.因而對魯棒設計數(shù)學模型的求解問題,可利用MATLAB軟件平臺,針對設計變量和參數(shù)是連續(xù)量還是離散量的不同情況,選用其優(yōu)化工具箱或遺傳算法工具箱中合適的優(yōu)化算法加以求解.本文用所提結(jié)構(gòu)魯棒設計方法進行了兩種典型工程結(jié)構(gòu)物的魯棒設計應用研究:一是簡單桁架結(jié)構(gòu)魯棒設計;二是潛艇耐壓圓柱殼的魯棒設計.計算結(jié)果表明,通過事先考慮設計中可能存在的概率及非概率不確定性因素,可獲得對不確定性量波動影響的不敏感設計.相對于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計,魯棒設計雖