基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械零件可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì).pdf

1、結(jié)構(gòu)的安全與可靠是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的之一。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，不確定性因素是固有的，如果不考慮其材料、外載荷及幾何尺寸等參數(shù)的隨機(jī)性，僅將它們看作是確定性變量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的安全性能將得不到充分的保障，產(chǎn)品的質(zhì)量就會(huì)受到影響。而將可靠性設(shè)計(jì)方法和優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，可以幫助設(shè)計(jì)人員建立合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)的安全容限并控制隨機(jī)參數(shù)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)安全的影響，使所預(yù)測(cè)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的工作性能與實(shí)際工作性能更加符合，得到既有足夠的安全可靠性，

2、又具有一定經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。因此進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究具有十分重要的意義。
　　 本文在總結(jié)國內(nèi)外結(jié)構(gòu)可靠性研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械零件可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)領(lǐng)域。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是目前研究和應(yīng)用最為廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)模型，并且在不同的研究領(lǐng)域取得了大量成果，本文充分利用其函數(shù)逼近功能、非線性映射功能、魯棒性和容錯(cuò)能力，較好地解決了可靠性研究中的一些難點(diǎn)問題，為結(jié)構(gòu)可靠性分析和可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)的求解提供了一種新途徑。本

3、文的主要研究內(nèi)容為：
　　 針對(duì)在工程實(shí)際應(yīng)用中很難給出極限狀態(tài)函數(shù)的具體顯性表達(dá)式，以及隨機(jī)有限元法和響應(yīng)面法的缺陷問題，本文將有限元數(shù)值分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)理論、可靠性靈敏度技術(shù)和穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法有機(jī)結(jié)合，提出了機(jī)械零件可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。本文采用均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)法來確定有限元分析的樣本和試驗(yàn)方案，通過有限次有限元數(shù)值分析計(jì)算獲得的最大應(yīng)力的準(zhǔn)確數(shù)值解，將他們作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的樣本數(shù)據(jù)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型模擬獲

4、得最大應(yīng)力之間的關(guān)系，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬確定的最大應(yīng)力與可靠性理論相結(jié)合，并以訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來替代有限元程序進(jìn)行分析計(jì)算，最后將可靠性優(yōu)化理論、可靠性靈敏度技術(shù)和穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，進(jìn)行基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)，這將提高計(jì)算效率和節(jié)省試驗(yàn)成本。本文提出的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性映射能力和泛化能力，可以任意精確地逼近結(jié)構(gòu)參數(shù)與結(jié)構(gòu)響應(yīng)之間的函數(shù)關(guān)系。因此，通過在實(shí)際結(jié)構(gòu)可靠性分析中的應(yīng)用，可以有效解