基于協(xié)同優(yōu)化和單學科可行法的可靠性設計優(yōu)化.pdf

1、工程設計中經常會涉及到優(yōu)化問題，而在實際的工程應用中，由于施加載荷、材料屬性、零件幾何和環(huán)境等因素的影響，在對問題進行數(shù)學建模以及求解時會遇到不確定性。隨著科學技術的持續(xù)發(fā)展，在現(xiàn)代工程設計中，所研究的對象往往是大規(guī)模、復雜的多學科系統(tǒng)。針對多學科系統(tǒng)優(yōu)化的研究，已有專門的研究領域：多學科設計優(yōu)化(MultidisciplinaryDesignOptimization，MDO)。其主要思想是充分考慮各門學科之間的互相影響和耦合作用，通過

2、充分利用各個學科之間的相互作用和所產生的協(xié)同效應，以獲得系統(tǒng)的整體最優(yōu)解。但在工程中，則需要考慮多學科設計過程中的不確定性問題。 一般的針對這種問題是采用安全系數(shù)法，這種方法在一定程度上簡化了設計，降低了計算量，但是這種方法比較保守，設計的結果安全性是以犧牲目標值為代價的。因此，我們必須研究基于可靠性的優(yōu)化設計問題，以使得所求解的最優(yōu)值在達到可靠性要求時，最小化目標函數(shù)。 本論文主要致力于以下幾個方面的研究： (

3、1)單學科系統(tǒng)的可靠性設計優(yōu)化。利用協(xié)同方法的有效性，提出基于協(xié)同優(yōu)化的單學科可靠性設計優(yōu)化模型。該方法將一個多可靠性約束的優(yōu)化問題分解為若干個單可靠性約束的優(yōu)化問題，并在上層(upper—level)進行目標函數(shù)的優(yōu)化。通過懸臂梁的例子來驗證該方法的有效性。 (2)多學科系統(tǒng)中的可靠性分析。在基于可靠性的多學科設計優(yōu)化(ReliabilityBasedMultidisciplinaryDesignOptimization，RB

4、MDO)中，很大的計算量在可靠性分析上，因此，本文結合協(xié)同優(yōu)化方法提出一種可靠性分析方法，通過數(shù)學例子說明該方法能提高可靠性分析的效率。 (3)基于可靠性的多學科設計優(yōu)化。由于多學科系統(tǒng)的復雜性，在MDO中考慮可靠性的時候，就會大大地增加計算的復雜度，本文結合順序優(yōu)化與可靠性評估方法(SequentialOptimizationandReliabilityAssessment，SORA)，提出了基于單學科可行法的RBMDO方法，