随机-认知混合不确定性下稳健性评价新指标

在随机不确定性和认知不确定性信息混合并存的产品稳健设计中,现有的基于概率理论、模糊集理论、区间理论等建立的质量稳健性度量指标适用性受到限制。针对此问题,将各类不确定性在证据理论的统一框架下表征和处理,构建了产品质量指标的证据理论模型和不确定性量化传递方法,从随机不确定性和认知不确定性两个维度提出了产品质量稳健性的评价指标和评价方法。实例仿真表明,该方法可克服现有方法的不足,对产品质量稳健性的评价更加全面、合理。     

考虑不确定性的稳健优化设计研究

传统的稳健设计仅能处理含有随机不确定性参数的问题,以响应的均值和方差来评价。稳健优化设计同时考虑随机不确定性参数和认知不确定性参数,实现不确定性传播的基础上对问题设计参数的优化。采用证据理论来统一描述随机不确定性和认知不确定性,并介绍了描述不确定性时的不确定性传播和响应原理,提出了响应评价准则。最后,以测试系统为研究对象,采用证据理论结构进行不确定性传播,以提出的准则为判断标准,对优化过程进行了验证。     

一种基于证据理论的稳健设计方法

提出了基于证据理论同时处理随机不确定性与认知不确定性的稳健设计方法。通过对随机不确定性参数的概率密度进行证据结构化,建立了随机与认知不确定性参数的统一量化和传播框架,构建了基于证据结构响应均值与变差的稳健设计准则。实例研究表明所提方法可行有效。     

产品质量的模糊稳健性研究及模糊稳健优化设计方法

为解决具有模糊信息时的稳健设计问题，对产品设计质量的模糊特性进行分析，提出了产品质量的模糊目标概念。基于可控因素和噪声因素对模糊目标稳健性影响分析，提出了产品质量模糊稳健性的概念，并给出了模糊稳健设计准则。对模糊稳健设计准则的数学特性和工程意义进行了探讨，进而提出了产品质量模糊稳健优化设计建模方法。设计实例和理论分析表明，产品质量的模糊稳健设计原理，比传统稳健设计方法更接近于工程实际，具有广阔的应用前景。     

基于参数和代理模型不确定性的冲压稳健性设计优化

在传统的基于代理模型的冲压稳健性设计中,由于代理模型与真实模型间存在着误差,必然会导致优化结果存在一定的误差。将实验设计、Kriging模型相结合,综合考虑参数不确定性和代理模型不确定性的影响,提出了一种新的冲压稳健性优化设计方法。通过因素敏感性分析筛选出相应的设计变量和噪声因素,基于Kriging模型构建设计参数和质量指标的代理模型,采用蒙特卡罗分析方法以及遗传算法获得最优工艺解。实例分析结果表明,综合两种不确定因素的稳健设计方法能有效地降低拉裂、起皱约束失效概率,提高冲压件成形质量和工艺稳健性。     

基于冲压成形困难区域的拉延筋阻力稳健设计

汽车覆盖件冲压过程中,工艺参数和材料参数存在不确定性,这种不确定性导致工艺优化设计的难度增加。以冲压件成形困难的局部区域为质量评价区域,通过冲压因素敏感分析筛选出噪声因素和设计变量,将实验设计与响应面法相结合,构建评价指标与设计变量和噪声因素的响应面模型。在此基础上,将响应面模型、蒙特卡洛模拟技术与遗传算法相结合,建立了基于产品质量工程的稳健优化设计方法。实例分析结果表明,经稳健优化后,冲压件成形质量和工艺稳健性获得了显著提高。     

一种通用的稳健可靠性指标

已有的可靠性指标主要包括三种,即稳健可靠性区间指标、稳健可靠性扩展函数指标和稳健可靠性的无穷范数指标.通过对这三种指标的详细讨论,指出各种指标的优缺点.为解决已有指标存在的问题,提出一种适用于基本变量含有多种不确定性凸集的线性及非线性系统的通用稳健可靠性指标.在求解通用指标时,将描述每个基本变量凸集不确定性的多个尺度转...     

基于AHP和区间模糊VIKOR的产品方案评价

提出一种基于层次分析法(AHP)法和区间模糊多准则妥协解排序法(VIKOR)的产品方案评价模型。在AHP法中定义九级标度来衡量评价指标间的重要度,构建判断矩阵,进而确定评价体系中评价指标的权重。在进行产品方案性能评价时,由区间模糊理论表达信息的不确定性并建立区间模糊评估矩阵,定义改进的理想解和负理想解,在此基础上计算群体效益和最大个别遗憾,由此得到VIKOR综合指标,据此对方案进行比较和排序,并进行了实例分析。结果表明,该评价方法和理论具有一定的实用性和可行性。     

圆柱面过盈联接的模糊稳健优化设计

以圆柱面过盈联接设计为例，对可控因素和噪声因素对普通模糊优化设计的稳健性影响进行了分析研究，给出了模糊约束条件的可行稳健性准则；在此基础上，提出了模糊稳健设计思想，给出了一种模糊稳健优化设计建模方法，并针对圆柱面过盈联接给出了模糊稳健优化设计实例。模糊稳健设计是一种新的稳健设计方法，具有广阔的研究和应用前景。     

基于灵敏度分析的区间不确定性稳健设计

针对机电产品优化设计中存在的大量不确定性因素，在灵敏度分析的基础上提出了区间不确定性稳健设计方法。首先探讨了灵敏度分析理论，借用Sobol'法筛选出对系统影响较大的因素并将不灵敏项进行固化；然后根据区间不确定性因素的特性，分析了不确定因素在某一区间变化时对系统整体的影响；最后给出了基于灵敏度分析的区间不确定性稳健设计优化模型。工程实例证明了该方法的有效性。     

某机床伺服电机悬置刚度区间型稳健优化方法研究

安装误差、测量误差及老化等原因导致悬置刚度在其设计值附近产生波动,使得悬置系统的频率和解耦率与其设计值之间也存在一定程度偏差。文中采用区间数表征悬置刚度、悬置系统的频率及解耦率的不确定性。为提高悬置系统解耦率及频率配置的稳健性,提出区间型稳健优化模型对悬置刚度进行稳健优化设计。对某机床伺服电机悬置系统的稳健优化结果表明,稳健优化方法可以较大幅度提高悬置系统在垂直和绕电机轴方向频率配置的稳健性。对优化结果进行了水平分析,验证了稳健优化方法的有效性。     

模糊约束条件的可行稳健性研究及其应用

分析了可控因素和噪声因素对模糊约束条件可行稳健性的影响 ,指出了一般模糊优化设计中模糊约束条件的不稳健性 ,以及模糊约束条件的可行稳健性准则。并把该准则应用于模糊优化设计 ,提出了模糊稳健优化设计建模方法 ,并给出了设计实例     

基于性能稳健指数的产品族稳健优化设计

针对设计参数随机波动引起的产品族性能稳健问题,提出了一种基于性能稳健指数的产品族稳健优化设计方法.以区间型设计参数的稳健设计为研究对象,为度量设计的稳健性,提出了性能稳健指数概念和计算方法.在此基础上,通过分析设计参数的灵敏度来选择平台参数,使用模糊C均值算法对性能变化进行聚类以确定平台参数的共享策略.最后以性能稳健指数作为约束条件的判据,构建了稳健优化模型,提高了实例产品的稳健性.通过通用电机产品族的稳健优化设计实例,验证了该方法的有效性和可行性.     

基于区间模型的Y形密封圈可靠性分析

该文利用基于区间模型的非概率可靠性分析方法,以某一规格的轴用Y圈为研究对象,对其非概率可靠性指标进行了研究;该文首先介绍了基于区间模型的非概率可靠性分析方法,然后对该规格Y形圈的非概率可靠性指标进行了研究,主要包括功能函数的拟合、基于区间模型的功能函数标准化及最后非概率可靠性指标的求解等内容;最后介绍影响非概率可靠性指标的主要因素。结果表明:当各不确定性参数在所述范围之内变化时,该规格的Y形圈在所述工况条件下的非概率可靠性指标η1,说明当各不确定性参数在所述范围之内变化时,该规格的Y形圈在所述工况条件下,密封界面的接触压力始终大于油压,密封可靠,原则上不会失效;此外,一般情况下,影响非概率可靠性指标的主要因素有各随机因素分布区间的准确性、拟合所得的响应面函数的准确性以及优化方法(优化函数)的选择等。     

偏好函数在稳健设计中的应用

工程设计中存在两种不确定性,随机不确定性和主观不确定性.经典的稳健设计可以很好地解决设计中的随机不确定性因素,但是这些方法没有考虑设计中出现的主观因素,因此设计结果可能对某些主观因素非常敏感.当前稳健设计中很少在同一模型中同时考虑这两种不确定因素.为了在工程设计中获得全面的稳健设计,在汽车转向横拉杆的设计中,同时考虑设计中的随机不确定性因素和主观因素,并应用偏好函数集成主观因素.横拉杆的设计是多目标优化设计,目标分别为变形最小、质量最轻.文中应用整体性能偏好函数补偿计算这两个矛盾的目标,寻找稳健的最优解.在个体性能偏好函数定义中,采用线性函数定义;在整体性能偏好函数中存在的权重、补偿系数等主观因素,采用区间法求解.这种方法不仅对设计中的随机因素有稳健性能,并且可以科学地为权重及补偿系数等主观因素变量赋值,提高工程设计的稳健性能.     

基于不确定性定位参数与转向机构稳健设计

车辆定位参数与转向机构在设计过程中,存在诸多不确定性因素,这些将影响机构性能的稳健性。基于ADAMS与i SIGHT搭建基于随机不确定性的定位参数与转向机构的稳健设计模型,采用正交试验方法得到各优化目标的主要因素及各因素之间的交叉影响关系,依据试验数据建立优化目标与设计变量之间的二阶响应面近似模型。综合考虑定位参数、转向梯形机构的尺寸误差、安装误差等随机不确定性因素,应用田口方法建立了定位参数和转向梯形机构的稳健设计模型,并通过与传统设计方法的对比验证了田口方法的稳健性。应用蒙特卡洛法保证了转向过程中转向轮转角的精度,应用可靠性优化方法保证了转向机构传动角约束的可靠性。     

一种针对概率与非概率混合结构可靠性的敏感性分析方法

基于概率与非概率混合不确定模型,提出了一种用于不确定结构的可靠度敏感性分析方法。混合不确定模型中,使用随机分布描述不确定性变量,并给定某些关键分布参数变化区间而非精确值,通过混合可靠性分析方法,获得结构可靠性指标或失效概率区间。给出了六种敏感性指标,定量描述了可靠性区间对区间分布参数的敏感程度。该方法被用于一悬臂梁结构及一实际车门结构的可靠性分析中。     

空间有界几何不确定性结构稳健性拓扑优化

在结构拓扑优化设计中,考虑到实际工程结构中存在的与材料性能、工作载荷等相关的不确定性,近年来发展了一系列稳健性拓扑优化方法。目前,稳健性拓扑优化的研究大多是基于结构确定的几何边界,事实上,加工制造误差或测量误差往往会带来结构边界的不确定性,忽略这类几何不确定性可能对导致结构设计对边界的微小波动非常敏感。针对设计域空间结构边界扰动的有界特质,采用区间场度量结构的几何不确定性,并基于切比雪夫多项式展开提出了一种高效的稳健性拓扑优化方法。首先,通过Heaviside密度过滤中投影阈值的区间场描述表征结构的边界扰动,并构造了基于最坏情况的稳健性拓扑优化模型;其次,基于区间KL(Karhunen-Loève)展开将区间场近似离散为有限个区间变量,并结合切比雪夫多项式展开方法求解稳健性目标函数及约束;随后,推导了稳健性目标函数及约束对设计变量的灵敏度信息,并采用基于梯度的优化算法更新拓扑设计变量;最后,通过多个数值算例验证所提出方法的有效性。数值算例分析结果表明,结构边界的几何不确定性波动对结构性能具有重要影响。相比于确定边界下的拓扑优化设计,考虑不确定性的拓扑优化设计在结构边界波动下具有更好的稳...     

一种基于多响应优化技术的稳健性设计方法研究与应用

随着稳健性设计理论研究的深入以及多响应优化工程设计方法的成熟,将两者结合并引入整车研发过程成为可能。提出了1种把性能稳健性指标纳入多响应优化的方法,采用拉丁方的DOE方法,对大量结果数据进行处理,生成高精度的反应面函数。不仅仅考虑设计变量的设计值,并且引入设计变量的不确定性,采用蒙特卡洛算法得到性能的稳健性函数。综合考虑多项性能设计指标及其稳健性水平,以重量最低作为优化目标函数,得到优化设计的最优解域,指导扭转梁设计。分析结果显示,该方法在保证多个设计性能指标满足要求且性能稳健的同时,重量大幅降低。     

考虑区间不确定性的双摆吊车运动轨迹规划

不确定因素会使吊车运动偏离预定轨迹,导致严重安全事故。为在轨迹规划时研究不确定性对吊车运动的影响,提出一种基于区间模型的不确定性研究方法。该方法首先采用区间模型描述不确定性,形成区间形式的不确定性轨迹规划问题,使用保辛伪谱方法进行采样,并提出Chebyshev代理模型法(CSMM)近似原轨迹规划问题,通过扫描代理模型求得不确定性区间结果。在数值算例中,利用该方法求解吊车的运动轨迹区间,并分析不确定度对运动轨迹的影响。对比其他方法,所提出方法具有计算成本低、结果精度令人满意的特点。所提出的方法可快速准确求出不确定性下吊车运动轨迹区间,直观表达不确定性对吊车运动轨迹的影响,为吊车系统的稳定性与鲁棒性提供参考。