可靠性约束显式化的结构优化设计

文中提出了一种在随机荷载作用下结构可靠性约束显式化的优化设计方法。通过映射变换将各种非高斯型随机荷载当量高斯化,利用弹性结构体系对高斯荷载反应的不变性,将位移、应力等可靠性约束等价处理为常规约束。最后应用结构优化设计混合方法求解。计算表明:文中给出的结构可靠性优化方法简单且行之有效,并具有许多优点。     

基于体系可靠性的随机桁架结构优化设计

建立了具有位移和体系可靠性约束的随机桁架结构优化设计数学模型，利用基于随机因子的有限元法对结构进行了可靠性分析．由于优化中处理结构体系可靠性约束较困难。提出了一种通过可靠度分配和再分配的方法。将给定体系失效概率依据结构敏度信息分解成为各杆件单元失效概率之和。解决了基于体系可靠性优化中关于可靠性求解的难点．     

隔震结构基于动力可靠性约束的优化设计

为系统研究多自由度基础隔震结构基于动力可靠性约束的优化设计方法.用复模态法获得了结构基于Kanai-Tajimi谱随机地震响应的解析解;以基础隔震结构和基础固定结构的上部结构一阶模态位移标准差之比作为优化目标,以隔震装置位移响应不超过其容许设计限值的动力可靠性为约束条件,运用罚函数法获得隔震装置的优化设计参数,并给出算例,从而建立了基础隔震结构基于动力可靠性约束的优化设计的一整套方法.     

随机变量下的热传导结构拓扑优化设计

研究具有随机变量的稳态热传导结构在散热弱度约束下的拓扑优化设计问题．建立了以单元相对导热系数为设计变量,导热材料体积极小化为目标函数,满足散热弱度可靠性指标为约束条件的稳态热传导结构的拓扑优化设计数学模型．基于随机因子法,利用代数综合法推导出散热弱度的数字特征的计算表达式．采用渐进结构优化方法(Evolutionary Structural Optimization,ESO)求解,并利用过滤技术消除优化过程中的数值不稳定性现象．通过两个算例验证文中模型及求解策略、方法的合理性和有效性．     

具有多随机因素结构系统的优化设计

提出了具有多随机因素的系统，即考虑结构元件面积，长度，弹性模量，结构强度和外载荷均为随机变量情况下，进行优化设计的方法，在这种结构中，极限状态方程是一个含有多随机变量的非线性函数，而且有些随机变量很难用显式表达，故采用随机有限元法进行可靠性分析，给出了系统可靠性指标的敏度表达式，用最佳矢量法求解系统可靠度约束下的最小重量设计问题，迭代过程中，采用梯度步和最佳矢量步进行计算，最后给出一个算例，表明该方法的有效性，该计教育处效率高，收敛稳定，适合工程应用。     

基于概率的柔性铰链机构的优化设计

研究了具有随机参数的平面柔性铰链机构的位移放大和刚度性能的优化问题．从概率统计角度出发，将各设计参数看作随机变量，建立了基于概率的柔性铰链机构优化设计模型，并用Monte Carlo模拟法得到了柔性机构性能及一些约束函数的均值和方差，优化设计求解采用Lagrange乘子法，利用分布函数法将模型中的可靠性约束等价处理为常规约束形式，通过优化设计得到了优化设计向量．根据所得优化设计向量分别得到了机构性能的计算结果，结果表明，当设计参数分散性变大时，优化设计结果偏于保守。     

卫星可靠性分配优化方法研究

为达到满意的系统可靠性，除了采用不同的设计思想和工艺准则外，本文现介绍不改变系统的总体结构而提高某一部件可靠性的几种方法及带约束冗余变（串并联）系统可靠性的设计方法，并给出了优化设计结果，说明了方法的有效性．     

应变能约束下多随机参数连续体结构的拓扑优化

研究几何和物理参数均为随机变量的平面连续体结构在结构总应变能约束下的拓扑优化设计问题．以结构总质量均值最小化为目标函数,以结构的形状拓扑信息为设计变量,以结构总应变能概率可靠性指标为约束条件,构建了随机结构的拓扑优化设计数学模型．利用代数综合法,导出了应变能响应的均值和均方差的计算表达式．采用双方向渐进结构优化的求解策略．通过两个算例验证了本模型及求解策略的合理性和有效性．     

静载和疲劳荷载共同作用下结构可靠性优化设计

通过对静载和疲劳载荷共同作用下结构系统的可靠性分析,得到了结构系统可靠性指标的计算式,并将可靠性指标作为约束函数建立优化模型,对结构的重量进行优化.采用改进的遗传算法进行结构优化设计,通过对编码方式和遗传算子的改进,使收敛性能大大改善,提高了局部搜索能力.算例表明,改进的遗传算法是一种解决静载和疲劳荷载共同作用的高效结构优化方法.     

钢筋砼框架结构的系统可靠性优化设计

推导了钢筋砼结构可靠性优化设计所需的约束条件和目标函数，并建议通过求主要破坏机构来计算结构系统的可靠度，在采用分部优化策略的基础上，实现了结构系统可靠性分析与结构优化设计的有机结合，并将该方法和确定变量的现行设计方法进行了比较，指出了钢筋砼框架结构的系统可靠性优化设计的优点，为工程设计和修订规范提供了理论论据。     

系统可靠度约束下平面框架结构的优化设计

以结构系统的可靠度作为结构优化设计的控制参数，用分枝限界法判认主要失效模式。用ＰＮＥＴ法计算结构系统的可靠度，导出了平面框架结构系统可靠度的敏度分析表达式。     

结构系统可靠度约束下的一种结构优化方法

以结构系统的可靠度作为结构优化设计的控制参数。文中的元件内力由有限元法求得，并由计算机自动形成失效模式的安全余量方程；用分枝限界法判认主要失效模式；用ＰＮＥＴ法计算结构系统的可靠度；导出了结构系统可靠度的敏度分析表达式，使高效率进行基于结构可靠性的优化设计成为可能。采用基于约束函数－阶泰劳展开的序列近似规划及非线性规划的对偶理论，导出了求解结构系统可靠度为约束的最小重量设计问题的优化迭代公式。若干例题的计算结果表明，本文提出的方法是相当有效的①。     

刚架结构体系可靠度分析与优化方法

以结构体系的可靠度指标作为结构优化设计的控制参数.首先利用分支 界约法寻找结构的主要失效模式,同时采用条件概率法求解结构体系可靠度指标并给出了结构体系可靠度的敏度表达式.然后采用最佳矢量法求解结构体系可靠度指标约束下的最小重量优化设计问题.最后给出了平面刚架计算实例,计算结果表明了方法的有效性,该法也可推广用于空间结构.     

灰色系统理论的多目标可靠性稳健设计

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,提出了2种基于灵敏度附加目标函数的可靠性稳健优化设计模型;针对不同评价者对目标获取信息的局限性,基于灰色系统理论把评价者对目标的评估分配在一定范围内,给出了计算各目标函数权重系数的专家评估方法. 应用Matlab7.1语言的优化工具箱和符号工具箱实现圆柱螺旋压缩弹簧的多目标可靠性稳健优化设计. 算例表明,该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.     

基于混合变量的可靠性稳健设计方法

将产品性能函数在指定百分位数处的波动作为产品稳健性指标,极限性能函数的区间可靠度大于可靠性指标作为约束,建立了随机变量和区间变量同时存在时的可靠性稳健设计单目标优化模型。为了提高可靠性优化设计问题的效率,将两个耦合的优化问题分解成两层结构优化设计问题,上层为稳健优化设计,下层进行可靠性分析计算。最后用减速器可靠性稳健优化设计问题验证所建立模型的效率和精度。     

基于粒子群算法和投影追踪分析的干气密封动态特性优化

干气密封是轴类密封中重要的密封方式之一,尤其适用于对于密封可靠性要求较高的装置中。由于密封气膜与密封环的位置设计关系,浮动环的振动关系着密封气膜刚度值的变化,因此浮动环系统的动态特性影响着干气密封的可靠性。作者提出了一种基于粒子群优化（particle swarm optimization）与投影追踪分析（projection pursuit）相结合的动态特性优化方法;依据工况条件,建立浮动环系统预应力模态分析模型,对实验测试结果进行频谱分析验证模态分析的准确性;实验结果与分析结果证明,为提高干气密封可靠性,需对浮动环系统进行动态特性优化,选取浮动环系统中的轴向设计参数为优化参数,将响应面方法（response surface methodology）与Box-Behnken试验设计相结合分别获得优化目标和约束条件关于优化参数的完整2次多项式响应面模型,实现隐性关系显性化,采用粒子群优化算法以浮动环系统固有频率为优化目标函数,系统静变形为约束进行快速优化,在系统静变形量小于要求值的条件下,使得系统固有频率值增大到142 Hz,与原始固有频率值相比提高了20%,并获得了优化参数与固有频率的正反比关系,最后,通过投影追踪分析得到优化参数对系统固有频率的影响程度;基于粒子群优化算法与投影追踪分析相结合的优化方法将浮动环系统固有频率提高到高于所给工况最高转速8 000 r/min（133 Hz）并理论性获得结构参数对于系统动态特性的影响程度。     

应用遗传算法解决可靠性约束下的网络优化问题

利用遗传算法考虑一类可靠性约束下的网络结构优化问题。其目的是在系统可靠性不低于给定标准 ( p0 )条件下 ,寻找一种优化的网络结构 ,使其连接边的费用最低。过去 ,这类问题多采用分枝定界法处理。为了提高处理问题的速度 ,便于将这类问题向大规模网络优化问题扩展 ,采用遗传算法。这一方法的最大优点是可将其推广到求解一般带有约束的网络优化问题。而且结果表明无论是解的精度还是运算速度遗传算法都优于分枝定界法及其它启发式算法。     

嵌入式电子信息系统可靠度优化

针对传统的可靠度优化方法一直存在优化不准确的问题,提出一种新的嵌入式电子信息系统可靠度优化方法.通过分析嵌入式电子信息系统的工作原理,分别对嵌入式电子信息系统故障密度函数、失效率、平均寿命、可用度进行优化,建立嵌入式电子信息系统可靠度约束模型,计算出最优状态下的可靠度参数.测试实验结果证明,采用提出的可靠度优化方法对嵌入式系统进行优化,系统的使用寿命、建模准确度、可用度均有一定的提高,具有一定的实用性.