基于區(qū)間的機(jī)械結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)健均衡優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、復(fù)雜裝備設(shè)計(jì)、制造、裝配及運(yùn)行過程中存在各種不確定因素，導(dǎo)致其關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)的性能具有不確定性。要獲得真正高性能的裝備，在設(shè)計(jì)階段就必須充分考慮不確定性因素對(duì)其關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)性能的影響。由于不確定性因素的概率分布往往難以獲取而其變化范圍卻較易確定，以區(qū)間數(shù)描述不確定性因素的機(jī)械結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)健設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜裝備高性能設(shè)計(jì)的有效途徑。然而，現(xiàn)有基于區(qū)間的機(jī)械結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)健設(shè)計(jì)研究通常采用基于模型轉(zhuǎn)換的間接方法來求解結(jié)構(gòu)性能的區(qū)間優(yōu)化模型，模型轉(zhuǎn)換過

2、程中權(quán)因子、正則化因子等參數(shù)的不同取值會(huì)產(chǎn)生不同的優(yōu)化結(jié)果。此外，現(xiàn)有研究通常僅考慮結(jié)構(gòu)單一目標(biāo)性能的穩(wěn)健性，未考慮結(jié)構(gòu)多性能指標(biāo)間的穩(wěn)健性均衡，缺乏對(duì)包含異類目標(biāo)性能的機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題進(jìn)行統(tǒng)一建模和求解的方法。論文針對(duì)這些不足，開展基于區(qū)間的機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健均衡優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究，提出并實(shí)現(xiàn)基于區(qū)間約束三維違反矢量的機(jī)械結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)、考慮多目標(biāo)多約束性能均衡的機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)異類目標(biāo)性能穩(wěn)健性設(shè)計(jì)統(tǒng)一建模與均衡優(yōu)化

3、等方法與技術(shù)，對(duì)提高機(jī)械結(jié)構(gòu)的綜合性能具有重要意義。論文的主要內(nèi)容包括:
　　第一章綜述了機(jī)械結(jié)構(gòu)性能非概率優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)性能多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析了當(dāng)前研究中存在的不足，闡述了論文的研究意義和研究內(nèi)容。
　　第二章概述了區(qū)間數(shù)的基本概念及運(yùn)算規(guī)則，討論了區(qū)間序關(guān)系法和區(qū)間可能度法應(yīng)用于機(jī)械結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)存在的不足，并針對(duì)該不足，提出了能更準(zhǔn)確地判定機(jī)械結(jié)構(gòu)區(qū)間約束性能優(yōu)劣

4、的區(qū)間邊界貼近度系數(shù)法。最后，簡要介紹了機(jī)械結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)的仿真分析方法和Kriging近似預(yù)測技術(shù)。
　　第三章利用區(qū)間數(shù)表示不確定性因素，建立了機(jī)械結(jié)構(gòu)性能多約束穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，提出了基于區(qū)間約束三維違反矢量的設(shè)計(jì)向量可行性判別方法和基于歸一化整體距離的設(shè)計(jì)向量排序法則，并結(jié)合Kriging近似預(yù)測技術(shù)和雙層嵌套遺傳算法實(shí)現(xiàn)了機(jī)械結(jié)構(gòu)性能多約束穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)模型的直接求解。最后，通過數(shù)值算例和高速壓力機(jī)上橫梁設(shè)計(jì)實(shí)例驗(yàn)證了提出算

5、法的有效性。
　　第四章建立了基于區(qū)間的機(jī)械結(jié)構(gòu)多目標(biāo)多約束性能的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，提出了機(jī)械結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)健性的度量方法和多性能指標(biāo)間的穩(wěn)健均衡原則，給出了基于穩(wěn)健性均衡分類和目標(biāo)性能穩(wěn)健性整體距離的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)向量排序法則，利用嵌套遺傳算法實(shí)現(xiàn)了機(jī)械結(jié)構(gòu)多目標(biāo)多約束性能的穩(wěn)健性均衡優(yōu)化。最后，通過數(shù)值算例和高速壓力機(jī)施力機(jī)構(gòu)穩(wěn)健設(shè)計(jì)實(shí)例驗(yàn)證了提出算法的有效性。
　　第五章綜合考慮最小型、固定型、最大型和偏離型目標(biāo)性能，建立了