基于可靠性的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化.pdf

1、工程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)常常面臨多學(xué)科的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，復(fù)雜產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，因此，在傳統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，針對(duì)復(fù)雜工程系統(tǒng)的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化(MDO：Multidiscipli-naryDesignOptimization)應(yīng)運(yùn)而生，它可以縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間、降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量。大多數(shù)工程問(wèn)題都包含隨機(jī)因素，對(duì)于一個(gè)多學(xué)科系統(tǒng)，各個(gè)學(xué)科的不確定性可能會(huì)通過(guò)相互間的耦合關(guān)系進(jìn)行傳遞，導(dǎo)致系統(tǒng)最終的不確定性是各學(xué)科不確定性的累積，如果不能很好的處理

2、這些不確定性，設(shè)計(jì)結(jié)果將得不到保證，影響產(chǎn)品的最終質(zhì)量，所以，典型的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化既要尋求總體系統(tǒng)優(yōu)化與子系統(tǒng)優(yōu)化最佳協(xié)同效果，又要考慮不確定性對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)結(jié)果的影響。 傳統(tǒng)方法通過(guò)采用安全系數(shù)來(lái)處理隨機(jī)因素，因此常常導(dǎo)致超余量設(shè)計(jì)，并且無(wú)法深入了解各種隨機(jī)因素的影響，以及實(shí)際的安全余量。近年來(lái)，質(zhì)量工程方法的長(zhǎng)足發(fā)展使設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)隨機(jī)模型和概率分析處理不確定性和隨機(jī)性。當(dāng)這些技術(shù)在優(yōu)化設(shè)計(jì)的框架下進(jìn)行運(yùn)用時(shí)，可以搜尋不

3、僅理論上可行，而且實(shí)際上也可行的設(shè)計(jì)方案。 本論文致力于研究不確定性下的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題，通過(guò)分析不確定性的來(lái)源、建模和分析方法，尋求管理MDO中不確定性的方法，側(cè)重于研究基于可靠性的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法。通過(guò)iSIGHT軟件對(duì)實(shí)例分別進(jìn)行常規(guī)優(yōu)化和基于可靠性的優(yōu)化，分析了不確定性對(duì)設(shè)計(jì)的影響；并針對(duì)基于可靠性的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化的高效適用的要求，提出了多學(xué)科結(jié)構(gòu)下的協(xié)同可靠性分析方法和一種新的基于可靠性的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法(RBM

4、DO-SORA：ReliabilityBasedMultidisciplinaryDesignOptimization-SequentialOptimizationandReliabilityAssessment)。前者繼承了協(xié)同優(yōu)化方法的優(yōu)勢(shì)，而且由于系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化器采用模擬退火算法和響應(yīng)面近似學(xué)科優(yōu)化，使其計(jì)算準(zhǔn)確、有效；后者采用分解策略將可靠性分析模塊和MDO模塊解耦，使之成為單循環(huán)的計(jì)算形式，避免了以往的嵌套模式帶來(lái)的計(jì)算復(fù)雜性的問(wèn)