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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

鱼雷高压气瓶的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,提出了可靠性稳健优化设计方法.采用该方法对鱼雷高压气瓶进行了实例分析,并给出了仿真计算结果,为工程实际的机械产品可靠性稳健优化设计提供了理论依据.     

鱼雷高压气舱的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,提出了可靠性稳健优化设计方法.采用该方法对鱼雷高压气舱进行了实例分析,并给出了仿真计算结果,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.     

不完全概率信息的梁结构可靠性稳健设计

将可靠性设计理论和稳健设计方法相结合,讨论不完全概率信息的梁结构可靠性稳健设计问题,提出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不完全概率信息的梁结构可靠性稳健设计,迅速准确地得到不完全概率信息的梁结构可靠性稳健设计信息.     

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.     

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。     

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.     

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.     

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.     

基于多目标非耦合优化策略的可靠性稳健优化设计

以实现多目标问题的可靠性稳健优化设计为目标,通过对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,建立了基于灵敏度附加目标函数的可靠性稳健优化设计模型;基于独立公理,使用正交试验和方差分析技术确定设计变量对各个设计目标的影响程度,将设计参数按无耦合或准耦合设计形式分组,把多目标优化问题单目标化,避免多个设计目标之间的反复权衡;结合增广乘子法,应用MATLAB的优化和符号工具箱来实现钳形盘式制动器的可靠性稳健优化设计。算例表明,提出的稳健设计方法具有较高的精度和可靠度。     

不完全概率信息牛头刨床机构运动精度可靠性稳健设计

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,讨论不完全概率信息牛头刨床主运动机构运动精度可靠性稳健设计问题.从平面机构的几何约束方程出发,推导机构运动精度误差表达式,建立牛头刨床机构运动精度失效的极限状态方程,提出牛头刨床机构运动精度可靠性稳健设计模型.在已知基本随机参数前四阶矩的情况下,通过计算机程序可以实现牛头刨床机构的运动精度可靠性稳健设计,迅速准确地得到牛头刨床机构的设计信息.     

多跨转子系统频率可靠性灵敏度与稳健设计

以多跨转子系统H858型离心式压缩机为研究对象,利用MSC.Patran&Nastran有限元软件对该转子系统弯曲振动情况下的固有频率进行分析,依据动态结构系统固有频率与激振频率差的绝对值不超过规定值的关系准则,定义随机动态结构系统的失效模式,并以频率可靠性理论为基础,根据结构系统失效模式为串联模式的定义,推导出参数为正态分布的系统的频率可靠度及其频率可靠性灵敏度的计算公式,同时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,将频率可靠性灵敏度融入到可靠性优化设计模型中,建立频率可靠性稳健设计的模型。并将频率可靠性灵敏度理论与稳健设计方法应用到多跨转子系统的可靠性相关问题分析中,进一步验证该理论的有效性,为工程实际中转子系统的设计提供理论依据,具有一定的现实意义。     

NEW APPROACH FOR RELIABILITY- BASED DESIGN OPTIMIZATION： MINIMUM ERROR POINT

Conventional reliability-based design optimization (RBDO) requires to use the most probable point (MPP) method for a probabilistic analysis of the reliability constraints. A new approach is presented, called as the minimum error point (MEP) method or the MEP based method, for reliability-based design optimization, whose idea is to minimize the error produced by approximating performance functions. The MEP based method uses the first order Taylor's expansion at MEP instead of MPP. Examples demonstrate that the MEP based design optimization can ensure product reliability at the required level, which is very imperative for many important engineering systems. The MEP based reliability design optimization method is feasible and is considered as an alternative for solving reliability design optimization problems. The MEP based method is more robust than the commonly used MPP based method for some irregular performance functions.