基于灵敏度附加目标函数的可靠性稳健优化设计

以实现多约束非线性优化问题的可靠性稳健优化设计为目标,在应用可靠性随机摄动技术建立多失效模式下机械零部件可靠度约束函数的基础上,构建了可靠性优化设计数学模型;通过对其目标函数和约束条件进行灵敏度分析,生成目标函数和约束函数的灵敏度附加项,提出了两种基于灵敏度附加目标函数的可靠性稳健优化设计模型;应用Matlab语言的优化和符号工具箱来实现新型旋转式立体车库载车台主梁结构的可靠性稳健优化设计。算例表明,提出的可靠性稳健优化设计方法具有较高的精度和可靠度,为机械零件的可靠性设计提供了理论依据。     

基于灵敏度附加目标函数的可靠性稳健优化设计

以实现多约束非线性优化问题的可靠性稳健优化设计为目标,在应用可靠性随机摄动技术建立多失效模式下机械零部件可靠度约束函数的基础上,构建了可靠性优化设计数学模型;通过对其目标函数和约束条件进行灵敏度分析,生成目标函数和约束函数的灵敏度附加项,提出了两种基于灵敏度附加目标函数的可靠性稳健优化设计模型;应用Matlab语言的优化和符号工具箱来实现新型旋转式立体车库载车台主梁结构的可靠性稳健优化设计。算例表明,提出的可靠性稳健优化设计方法具有较高的精度和可靠度,为机械零件的可靠性设计提供了理论依据。     

基于改进遗传算法的稳健可靠性优化设计

针对单目标多约束非线性优化问题的稳健可靠性优化设计,使用摄动随机有限元法进行可靠性设计,并对优化问题的目标函数和约束函数进行灵敏度分析,产生灵敏度附加项,建立稳健可靠性优化设计模型。为了提高求解效率,提出一种改进遗传算法,并应用于梁结构的稳健可靠性优化设计模型求解中,实例说明该方法的可行性与实用性。     

基于灵敏度附加目标函数的起重机主梁稳健优化设计

针对存在于起重机金属结构设计中的不确定性因素,提出了一种基于灵敏度分析的起重机金属结构稳健优化设计方法,建立了基于灵敏度附加目标函数及灰色关联度理论的起重机金属结构多目标稳健优化设计模型。以某桥式起重机主梁为研究对象,在对其各性能进行灵敏度分析的基础上,结合Matlab优化工具箱,应用该模型进行起重机主梁的稳健优化设计,结果显示:当考虑结构的非确定性因素时,所构建的稳健优化设计模型和灰色关联度的多目标优化解法可以在保证起重机主梁稳健及安全的前提下实现结构的轻量化设计,为其它复杂结构的稳健优化提供一定的技术指导。     

基于灵敏度分析的稳健可靠性优化设计模型及MATLAB实现

在机械零件的可靠性优化设计中,普遍存在约束的作用,且最优解往往位子可行域的边界上。由于外界环境的变化或人为因素造成设计变量扰动,可能使设计成为不可行。本文提出了一种基于设计变量敏感度的稳键性设计方法,建立了基于灵敏度分析产生附加目标函数的两种稳健可靠性优化设计模型,并用 ＭＡＴＬＡＢ语言的优化工具箱和符号工具箱来实现机械零件的稳健可靠性优化设计,计算实例说明所述模型的可行性与实用性。     

基于均值1阶Esscher近似的可靠性稳健设计

将均值1阶Esscher近似可靠性分析方法、灵敏度分析技术及稳健设计方法相结合,提出了一种新的可靠性稳健设计方法,即基于均值1阶Esscher近似可靠性的稳健优化设计。可靠性稳健设计方法将质量和灵敏度作为目标,可靠度作为约束,最终归结为一个多目标优化问题。均值1阶Esscher近似可靠性方法适用于基本随机变量是正态或非正态、连续或独立的失效概率的计算,但要求这些随机变量相互独立,有矩母函数,并且极限状态函数具有显示表达式。因此,提出的可靠性稳健设计方法对于含非正态变量的稳健优化设计问题具有较高的计算精度。     

车辆转向机构运动精度的可靠性稳健优化设计

在车辆转向机构设计中,考虑了可控因素和噪声因素对运动精度的影响,将可靠性优化和稳健设计方法相结合,以转向机构运动精度为目标函数建立转向机构的可靠性稳健优化数学模型.把运动精度的可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中,将可靠性稳健优化设计转化为满足可靠性要求的多目标优化问题.实例计算表明,考虑制造误差、运动副间隙等不确定因素的影响,可靠性稳健优化设计方法能有效保证转向机构的运动精度和可靠性.     

任意分布参数的车辆半轴的可靠性稳健设计

组合随机摄动法、四阶矩技术、可靠性优化设计、可靠性灵敏度与稳健设计等理论方法,提出了车辆半轴的可靠性稳健设计方法,将可靠性灵敏度作为目标函数之一体现在可靠性优化设计模型之中,将可靠性稳健设计归结为满足可靠性要求、重量最轻和敏感性最低的多目标优化设计问题。在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,可以实现基本随机参数为任意分布参数的车辆半轴的可靠性稳健设计。数值算例表明该方法是一种有效实用的设计方法。     

整体法兰的可靠性稳健优化设计

将可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度分析技术与稳健设计方法相结合，讨论整体法兰的可靠性稳健优化设计问题，提出可靠性稳健优化设计的计算方法。把可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中，将可靠性稳健优化设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题。数值算例表明所提出的数值计算方法是一种非常方便和实用的可靠性稳健优化设计方法。     

非正态随机参数的螺旋管簧的可靠性稳健设计

将四阶矩技术、可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度方法与稳健设计方法相结合,讨论了具有非正态随机参数的螺旋管簧的可靠性稳健设计问题,提出了可靠性稳健设计的计算方法。把可靠性灵敏度融入可靠性优化设计模型之中,将可靠性稳健设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题。在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,通过计算机程序可以得到具有非正态随机参数的螺旋管簧的可靠性稳健设计信息,实现其可靠性稳健设计。数值算例表明,此方法是一种方便和实用的可靠性稳健设计方法。     

Reliability-based robust design optimization of vehicle components,Part I: Theory

The reliability-based design optimization, the reliability sensitivity analysis and robust design method are employed to present a practical and effective approach for reliability-based robust design optimization of vehicle components. A procedure for reliability-based robust design optimization of vehicle components is proposed. Application of the method is illustrated by reliability-based robust design optimization of axle and spring. Numerical results have shown that the proposed method can be trusted to perform reliability-based robust design optimization of vehicle components.     

空心传动轴的可靠性稳健优化设计

在以单目标为主要型式的普通可靠性优化设计模型的基础上，考虑把可靠性灵敏度也作为一个目标函数融入到可靠性优化设计中，建立起空心传动轴的多目标可靠性稳健优化设计模型。并结合实例说明可靠性稳健优化设计方法比传统设计方法更实用。     

Reliability-based robust optimization design of automobile components with non-normal distribution parameters

In the reliability designing procedure of the vehicle components, when the distribution styles of the random variables are unknown or non-normal distribution, the result evaluated contains great error or even is wrong if the reliability value R is larger than 1 by using the existent method, in which case the formula is necessary to be revised. This is obviously inconvenient for programming. Combining reliability-based optimization theory, robust designing method and reliability based sensitivity analysis, a new method for reliability robust designing is proposed. Therefore the influence level of the designing parameters’ changing to the reliability of vehicle components can be obtained. The reliability sensitivity with respect to design parameters is viewed as a sub-objective function in the multi-objective optimization problem satisfying reliability constraints. Given the first four moments of basic random variables, a fourth-moment technique and the proposed optimization procedure can obtain reliability-based robust design of automobile components with non-normal distribution parameters accurately and quickly. By using the proposed method, the distribution style of the random parameters is relaxed. Therefore it is much closer to the actual reliability problems. The numerical examples indicate the following: (1) The reliability value obtained by the robust method proposed increases (>0.04%) comparing to the value obtained by the ordinary optimization algorithm; (2) The absolute value of reliability-based sensitivity decreases (>0.01%), and the robustness of the products’ quality is improved accordingly. Utilizing the reliability-based optimization and robust design method in the reliability designing procedure reduces the manufacture cost and provides the theoretical basis for the reliability and robust design of the vehicle components.     

非正态随机参数的机械零件的可靠性稳健设计

将可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度技术与稳健设计方法相结合,讨论具有非正态随机参数的机械零件的可靠性稳健设计问题,提出可靠性稳健设计的计算方法。将可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中,将可靠性稳健设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题。利用四阶矩技术在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,通过计算机程序可以实现具有非正态随机参数的机械零件的可靠性稳健设计,迅速准确地得到具有非正态随机参数的机械零件的可靠性稳健设计信息。数值算例表明文中所提方法是一种非常方便和实用的可靠性稳健设计方法。     

非正态分布参数的车辆零件可靠性稳健设计

将可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度技术与稳健设计方法相结合,讨论了具有非正态分布参数的车辆零件的可靠性稳健设计问题,提出了可靠性稳健设计的计算方法。把可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中,将可靠性稳健设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题。在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,通过计算机程序可以实现具有非正态分布参数的车辆零件的可靠性稳健设计,迅速准确地得到具有非正态分布参数的车辆零件的可靠性稳健设计信息。数值算例表明所提出的方法是一种非常方便和实用的可靠性稳健设计方法。     

电梯系统垂直振动的频率敏感度分析与鲁棒设计

考虑曳引绳刚度在电梯运行过程中具有变刚度的特性,利用Lagrange方程对电梯系统建立了7自由度的振动微分方程,通过试验设计方法得出随机变量与系统频率响应的数值关系,利用人工神经网络技术获得随机变量与频率响应之间的显性函数关系式。根据激振频率与固有频率之比不超过规定值的关系准则,定义了电梯系统纵向振动的可靠性模式,运用频率可靠性分析方法,提出多频激励情况下的系统的频率可靠性及其敏感度的分析方法。在此基础上,结合可靠性敏感度理论与稳健设计方法,将可靠性敏感度融入到目标优化设计中,建立系统频率可靠性鲁棒设计模型。通过工程算例,将可靠性敏感度理论和稳健设计方法应用到电梯系统设计当中,得到满足鲁棒设计要求的随机参数值。结果表明,该方法具有较高的计算效率和求解精度,可以作为电梯系统稳健设计的理论依据。     

随机与区间不确定下基于近似灵敏度的序列

为解决复杂系统多学科可靠性设计优化过程中由于存在多源不确定性和多层嵌套而导致的计算效率低的问题,将近似灵敏度技术与两级集成系统综合策略(Bi-level integrated system synthesis,BLISS)和功能测度法集成,提出一种能同时处理随机和区间不确定性的序列化多学科可靠性设计优化方法。基于概率论和凸模型对混合不确定性进行量化,提出一种随机和区间不确定性下的混合可靠性评价指标,并基于功能测度法建立多学科可靠性设计优化模型。采用近似灵敏度信息替代实际灵敏度值,将近似灵敏度技术同时嵌入多级多学科设计优化策略和多学科可靠性分析方法中,避免每轮循环都进行全局灵敏度信息的分析与迭代,提高了计算效率。基于序列化思想同时将四层嵌套的多学科可靠性设计优化循环和三层嵌套的多学科可靠性分析过程进行解耦,形成一个单循环顺序执行的多学科可靠性设计优化过程,避免了每轮循环对整个可靠性分析模型进行迭代分析的过程,减少灵敏度分析和多学科分析次数。以汽车侧撞工程设计为例,验证了该法具有同时处理随机和区间不确定性的能力,并且计算效率较传统方法分别提高了10.98%和23.63%,表明该法具有一定工程实用价值。     

鱼雷螺钉联接结构可靠性稳健优化设计

将可靠性优化设计理论与可靠性灵敏度分析方法相结合,应用可靠性稳健设计优化理论方法,对鱼雷螺钉联接结构进行了可靠性稳健优化设计.给出了计算分析结果.为工程实际的机械产品的可靠性稳健优化设计提供了理论依据.