復(fù)合材料的模糊可靠性及模糊穩(wěn)健優(yōu)化研究.pdf

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP）是由高強(qiáng)度、低密度的纖維材料與基體組成，具有很多其它材料所沒有的優(yōu)點(diǎn)或特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、航天、造船和汽車等領(lǐng)域。對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的可靠度和可靠度優(yōu)化的研究，是近年來備受關(guān)注的問題?，F(xiàn)有的可靠度和可靠度優(yōu)化研究主要考慮了影響因素的隨機(jī)性，而忽略了模糊因素的影響。本文考慮模糊因素和設(shè)計(jì)變量的差異，對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模糊可靠性及模糊穩(wěn)健設(shè)計(jì)研究，具體內(nèi)容如下： 1.建立了復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)的模糊可靠性

2、分析模型。在已有的復(fù)合材料可靠性分析中，一般假設(shè)載荷或者強(qiáng)度為隨機(jī)變量，失效狀態(tài)為二值狀態(tài)。但是在工程實(shí)際中，由于復(fù)合材料組分材料性能的分散性，復(fù)合材料/結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，強(qiáng)度行為的多樣性，以及載荷與環(huán)境等因素的不確定性，使得強(qiáng)度的準(zhǔn)確預(yù)測非常困難，而且結(jié)構(gòu)的失效判斷也包含一定的模糊性，因此在復(fù)合材料的可靠性分析中不僅需要考慮隨機(jī)性因素，還應(yīng)考慮模糊因素的影響?；诖?，本論文在復(fù)合材料的可靠性分析中做了以下研究：首先提出：（1）用模糊方法來

3、描述強(qiáng)度變量，并利用隸屬度函數(shù)來定量的表示強(qiáng)度參數(shù)。（2）考慮安全和失效狀態(tài)之間的中間過渡狀態(tài)，將失效狀態(tài)用模糊狀態(tài)來描述。在（1）和（2）的基礎(chǔ)上，利用模糊數(shù)學(xué)和可靠性的基本理論，建立了兩種模糊可靠度分析模型，并提出了其相應(yīng)的數(shù)值算法。 2.研究了復(fù)合材料層合板的模糊可靠度優(yōu)化。復(fù)合材料層合板的可靠度優(yōu)化問題，由于既考慮設(shè)計(jì)變量的隨機(jī)性，又考慮結(jié)構(gòu)在滿足可靠度要求的情況下達(dá)到最優(yōu)，因此成為國內(nèi)外都在積極探索的前沿問題?？煽啃詢?yōu)

4、化研究雖然取得較多成果，但仍處在發(fā)展過程中。已有的分析模型或方法沒有考慮設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)變量和約束條件所具有的模糊性，把許多本來是模糊的量人為地當(dāng)成是確定量，例如設(shè)計(jì)水平的高低，制造水平對(duì)設(shè)計(jì)的影響，結(jié)構(gòu)及工藝的經(jīng)濟(jì)實(shí)用，安全可靠以及人文因素，如政治影響、經(jīng)濟(jì)政策環(huán)境條件及市場情況等。由于常規(guī)的可靠性優(yōu)化忽略了模糊現(xiàn)象的存在，使得設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)不能達(dá)到應(yīng)有的取值范圍，所以住往會(huì)漏掉真正的優(yōu)化方案，甚至?xí)硪恍┟艿慕Y(jié)果。本論文在復(fù)合

5、材料層合板的可靠度優(yōu)化問題中，考慮了各種模糊因素的影響，并將其歸結(jié)在設(shè)計(jì)目標(biāo)和約束條件的模糊性當(dāng)中，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)和約束條件的重要性的不同，建立了兩種模糊可靠度優(yōu)化模型，并分別研究了其相應(yīng)的求解方法。 3.討論了復(fù)合材料層合板的穩(wěn)健設(shè)計(jì)。穩(wěn)健性是指對(duì)因素（原因、輸入）發(fā)生微小變差的不敏感性，而穩(wěn)健設(shè)計(jì)是對(duì)產(chǎn)品性能、質(zhì)量、成本作綜合考慮而獲得高質(zhì)低價(jià)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。其最重要的特點(diǎn)就是在設(shè)計(jì)階段就考慮了設(shè)計(jì)變量和環(huán)境變量的變差對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)