检索结果-内蒙古大学图书馆

华中科技大学学报（自然科学版） 2011年第12期39卷 22-24页

作者：曹茹兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070

针对换热器工艺操作参数在有限范围内浮动时质量特性仍在允许范围内的问题,提出了基于工程模型法的管壳式换热器稳健性设计原理;考虑进口流量和进口温度等参数浮动情况下,建立了以面积裕量值为约束条件,以出口温度平均质量损失最小为目... 详细信息

针对换热器工艺操作参数在有限范围内浮动时质量特性仍在允许范围内的问题,提出了基于工程模型法的管壳式换热器稳健性设计原理;考虑进口流量和进口温度等参数浮动情况下,建立了以面积裕量值为约束条件,以出口温度平均质量损失最小为目标函数的换热器稳健性优化设计模型;利用Matlab优化工具箱编制了优化设计程序;数值算例所得优化方案的出口温度平均质量损失优于原方案,且其管子总质量也比原方案减少27.9%.研究结果表明这种方法对于管壳式换热器设计具有一定的可行性.

关键词：换热器稳健性优化设计工程模型出口温度平均质量损失

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基于6σ的悬架稳健性优化设计

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机械强度 2020年第2期42卷 357-364页

作者：冯金芝杨志峰杨振毅林阳郑松林上海理工大学机械工程学院上海200093 诸城市义和车桥有限公司诸城262200 上海汇众汽车制造有限公司上海200122

悬架的关键部件如横向稳定杆、橡胶衬套和弹簧等,常因材料和制造工艺的不稳定导致悬架系统的刚度出现波动,对车辆平顺性和操稳性品质产生影响。以麦弗逊前悬架为研究载体,将零部件的刚度特性变化作为噪声变量,将硬点坐标值作为设计变量... 详细信息

悬架的关键部件如横向稳定杆、橡胶衬套和弹簧等,常因材料和制造工艺的不稳定导致悬架系统的刚度出现波动,对车辆平顺性和操稳性品质产生影响。以麦弗逊前悬架为研究载体,将零部件的刚度特性变化作为噪声变量,将硬点坐标值作为设计变量,采用二次响应面法建立了高精度的近似模型。基于同样的约束条件,采用序列二次优化算法,分别对悬架的硬点进行确定性以及稳健性优化设计,并用蒙特卡罗模拟对各自的优化结果进行稳健性分析。仿真计算结果表明:基于6σ的稳健性优化设计不仅使悬架的性能得到优化而且在可靠性水平方面更有优势。

关键词：悬架序列二次规划法确定性优化设计稳健性优化设计

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基于变可信度近似模型的序贯稳健性优化设计方法研究

基于变可信度近似模型的序贯稳健性优化设计方法研究

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作者：张立丽华中科技大学

学位级别：博士

现代工程产品稳健性优化设计过程中,数值仿真分析成为产品性能评估不可或缺的手段,高精度的设计要求带来了高耗时的仿真成本。同时,目标函数/约束条件高度非线性且隐式的特征,带来了稳健性优化求解困难等挑战。变可信度近似建模方法通... 详细信息

现代工程产品稳健性优化设计过程中,数值仿真分析成为产品性能评估不可或缺的手段,高精度的设计要求带来了高耗时的仿真成本。同时,目标函数/约束条件高度非线性且隐式的特征,带来了稳健性优化求解困难等挑战。变可信度近似建模方法通过有效融合高/低精度分析模型的数据,建立近似模型替代耗时的目标函数/约束条件,为这类问题的高质高效求解带来了有效途径。然而目前对基于变可信度近似模型的稳健性优化设计方法的研究尚有一些不足:现有变可信度近似建模方法不能较好处理存在多个低精度分析模型且它们之间的精度关系是不可分层级的情形;当前基于变可信度近似模型的稳健性优化设计方法忽略了近似模型不确定性的影响,难以保证优化方案的真实稳健性;当前变可信度近似模型与稳健性优化设计方法属于静态结合,在有限高精度样本点下获得的稳健性优化解偏保守。本文针对以上问题,开展了基于变可信度近似模型的序贯稳健性优化设计方法及工程应用研究,旨在提高变可信度近似模型的预测性能和稳健性优化设计的求解质量。主要研究内容包括: (1)提出了一种基于差异平滑度的变可信度近似建模方法。当使用不同方法对高精度分析模型简化以获取低精度分析模型时,低精度分析模型在不同设计空间内通常具有不同的模型精度,导致不同低精度分析模型之间是不可分层级的。针对当前变可信度近似建模方法不能较好处理低精度分析模型精度不可分层级的问题,基于高斯贝叶斯框架,提出了一种可融合多个不可分层级低精度分析模型的变可信度近似建模方法。该方法通过分配不同的标度因子将多个不可分层级的低精度分析模型进行组合构成趋势项,通过高斯模型拟合高/低精度分析模型之间的差异作为校准项。为使校准项易于拟合,通过最小化定义的差异平滑度评估指标获得了最优标度因子。最后,通过数值测试算例与已有方法比较,展示了提出方法在预测性能方面的优势。 (2)提出了一种综合考虑设计变量、输入参数和变可信度近似模型不确定性的稳健性优化设计方法。针对有限样本点构建的变可信度近似模型不可避免地存在预估不确定性,忽略这种不确定性的影响,可能导致优化设计方案的真实稳健性难以保证的问题,综合量化了设计变量、输入参数和变可信度近似模型的不确定性,阐述了这三种不确定性来源与不确定性综合量化结果的关系。在此基础上,提出了综合考虑这三种不确定性的稳健性优化设计方法。最后,通过数值算例验证了提出方法可以保障优化解满足稳健性设计要求。 (3)提出了一种基于拓展期望提高准则的序贯稳健性优化设计方法。针对当前变可信度近似模型与稳健性优化设计方法仍然属于静态结合,未能充分挖掘并利用稳健性优化过程中获得的有用信息来指导稳健性寻优,导致有限高精度样本点下获得的稳健性优化方案偏保守的问题,提出了基于稳健性期望提高的变可信度目标稳健性动态更新方法和基于可行概率的约束处理准则。在此基础上,将两者结合提出了基于拓展期望提高准则的序贯稳健性优化设计方法。最后,通过数值算例展示了提出方法在获取稳健性优化解质量方面的优越性。 (4)开展了典型水下结构物性能快速预测与优化设计应用验证。针对具有耗时仿真/实验、高度非线性且隐式目标函数/约束条件的水下结构物性能响应的快速预测与稳健性性能提升需求,通过水下结构物破冰剩余速度快速预测和超材料隔振器稳健性优化设计两个典型案例验证了本文提出方法的工程有效性和可行性。

关键词：工程优化变可信度近似模型稳健性优化设计序贯优化

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两种典型转向梯形机构的确定性和稳健性优化设计研究

两种典型转向梯形机构的确定性和稳健性优化设计研究

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作者：赵唤吉林大学

学位级别：硕士

随着汽车设计和制造技术的不断提高,转向系统的性能得到较大改善。但是,还是存在因转向系统出现问题而召回部分车辆的问题。因此,需要不断提高转向系统的质量水平。转向梯形机构作为汽车转向系统的主要传动机构,其设计的好坏决定了汽车... 详细信息

随着汽车设计和制造技术的不断提高,转向系统的性能得到较大改善。但是,还是存在因转向系统出现问题而召回部分车辆的问题。因此,需要不断提高转向系统的质量水平。转向梯形机构作为汽车转向系统的主要传动机构,其设计的好坏决定了汽车的转向特性,影响驾驶舒适性和轮胎的使用寿命等。为了减小转向梯形机构设计的误差,提高汽车的转向性能,有必要进一步对转向梯形机构进行运动分析和优化设计。目前,对转向梯形机构运动分析和优化设计的研究已经取得较大进展。但是,对转向梯形机构的运动分析一般只针对一种特殊布置的转向梯形机构,缺少对不同布置转向梯形机构的统一运动分析,缺乏对转向梯形机构优化设计目标函数和权重函数的研究和总结,稳健性优化设计在转向梯形机构的应用还较少,也没有形成通用的流程。本文以整体式和齿轮齿条式转向梯形机构为研究对象,分析不同布置的两种典型转向梯形机构的平面运动关系;全面分析和比较用于转向梯形机构的目标函数和权重函数,基于Excel和Isight联合仿真,针对两种典型转向梯形机构进行确定性优化设计,比较分析不同目标函数和不同权重函数匹配的效果;对田口方法和6sigma方法进行分析和总结,基于Excel与Isight联合仿真,建立应用两种方法进行稳健性优化设计的流程,完成基于田口方法和6sigma方法的两种典型转向梯形机构的稳健性优化设计,比较分析不同优化设计结果的稳健性。主要工作如下:(1)两种典型转向梯形机构的平面运动分析在基本假设的条件下,将前置和后置两种布置类型的整体式转向梯形机构简化为平面四连杆机构,将后方后置、前方后置、后方前置和前方前置四种布置类型的齿轮齿条式转向梯形机构简化为曲柄滑块机构,利用封闭向量多边形和矢量解析法对两种典型转向梯形机构进行平面运动分析,推导转向梯形机构左右转向轮之间的运动关系,为后续转向梯形机构的优化设计奠定基础。(2)转向梯形机构确定性优化设计的研究研究和总结转向梯形机构优化的目标函数和权重函数,提出基于Excel和Isight进行两种典型转向梯形机构优化设计的方法,建立整体式和齿轮齿条式转向梯形机构的确定性优化设计模型;针对实际的整体式和齿轮齿条式转向梯形机构,基于Excel和Isight联合仿真,完成确定性优化设计,比较不同目标函数和不同权重函数匹配下转向梯形机构优化的结果,确定目标函数和权重函数的最好组合。(3)转向梯形机构稳健性优化设计的研究分析田口方法和6sigma方法以及蒙特卡罗方法的基本原理,建立两种稳健性优化方法和蒙特卡罗稳健性分析的基本流程;根据田口方法基本原理,对两种典型转向梯形机构的可控因子和噪声因子进行正交试验,由输出响应信噪比的大小判断不同正交试验方案的优劣,确定两种典型转向梯形机构的稳健性优化设计结果。根据6sigma方法基本原理,确定两种典型转向梯形机构设计变量和随机变量的分布,对其进行稳健性优化设计。利用蒙特卡罗方法比较分析确定性优化设计后和稳健性优化设计后转向梯形机构的稳健性。

关键词：转向梯形机构整体式转向梯形机构齿轮齿条式转向梯形机构平面运动分析确定性优化设计稳健性优化设计田口方法 6sigma方法

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基于区间模型的可靠性指标求解及稳健性优化设计

基于区间模型的可靠性指标求解及稳健性优化设计

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作者：刘卫军华中科技大学

学位级别：硕士

概率可靠性分析对模型分布形式和模型参数极为敏感，两者出现极小的偏差，都可能导致可靠性分析结果出现很大的误差。非概率可靠性以凸集描述不确定量，所需信息量少。当样本空间较小时，使用非概率可靠性分析结构的可靠性更为适用。区... 详细信息

概率可靠性分析对模型分布形式和模型参数极为敏感，两者出现极小的偏差，都可能导致可靠性分析结果出现很大的误差。非概率可靠性以凸集描述不确定量，所需信息量少。当样本空间较小时，使用非概率可靠性分析结构的可靠性更为适用。区间模型是非概率可靠性模型中的一种，以区间刻画不确定变量，与其他模型相比，具有需要数据少、结果偏保守等优点，本文的研究基于区间模型。非概率可靠性指标是衡量系统可靠性的最重要的指标，由于其独特的表达式形式，如何快速准确的求取指标是研究非概率可靠性的难点也是重点。基于区间模型的稳健性优化设计是非概率可靠性在工程中的具体应用，由于区间模型别于概率模型，研究区间模型的稳健性优化设计有其实际意义。本文重点研究了区间模型可靠性指标的求解及稳健性优化设计的算法问题，首先解决了区间模型的可靠性指标求解问题，然后对响应面法加以改进，研究解析表达式不存在情况下可靠性指标求解问题，最后对区间模型的稳健性优化设计进行探索。具体的研究内容如下: 首先，对极限状态方程表达式存在的情况，针对投影梯度法求可靠性指标中存在的迭代无法收敛的问题，本文分析其出现的原因，提出通过空间降维解决迭代中出现的不收敛，给出迭代降维的条件、实现快速降维的方法以及迭代收敛的依据，通过算例对方法加以验证；其次，对极限状态方程表达式不存在的情况，通过响应面法求其解析表达式，由于区间模型可靠性指标求解对响应面法的精度要求更高，本文根据结构特点构造出了一种新的响应面表达式形式，该方法依赖于使用者的经验，算例表明该算法能求解复杂结构的可靠性指标，与传统响应面法相比具有更高的精度；最后，研究区间模型的稳健性优化设计，本文对区间模型稳健性的定义进行了阐述，认为可以用可靠性指标衡量结构的稳健性，偏安全将结构的稳健性优化设计简化为一个双层规划的问题，通过线性化约束方程和目标函数实现双层规划的求解，通过算例对算法进行验证。

关键词：非概率可靠性区间模型可靠性指标投影梯度法空间降维法经验响应面法稳健性优化设计

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伺服刀架结构力学分析及稳健性优化设计研究

伺服刀架结构力学分析及稳健性优化设计研究

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作者：陶亚楠东南大学

学位级别：硕士

数控刀架是高精度数控机床加工中心的核心功能部件,其结构复杂,技术含量很高,制造加工难度系数大。数控刀架的结构和性能直接影响数控机床加工工件的精度、效率,并且与数控机床的精密度密切相关。本文以某型号伺服刀架结构为研究对象,... 详细信息

数控刀架是高精度数控机床加工中心的核心功能部件,其结构复杂,技术含量很高,制造加工难度系数大。数控刀架的结构和性能直接影响数控机床加工工件的精度、效率,并且与数控机床的精密度密切相关。本文以某型号伺服刀架结构为研究对象,对伺服刀架进行静力学、动力学特性研究,并对其关键部件端齿盘进行了稳健性优化设计研究。本文的主要工作内容如下：(1)对伺服刀架的三维CAD模型进行简化处理,利用有限元前处理软件HyperMesh对其进行网格划分,连接方式及边界条件的处理,建立伺服刀架整机有限元模型。(2)对三种加载工况下的刀架有限元模型进行静力学计算,对其刚度进行分析与评价;进行模态分析计算,得出固有频率和振型,分析伺服刀架的动力学特性。(3)基于提高伺服刀架整机刚度的目的,对刀架各主要零件和连接面进行灵敏度分析,确定端齿盘为影响刀架整机刚度的关键部件;对端齿盘结构进行分析确定其齿形角及内外齿长比为优化设计变量,并对端齿盘结构进行参数化建模。(4)对端齿盘结构进行稳健性优化设计,通过均匀拉丁方试验设计方法和响应面模型法,拟合得到设计变量与内端齿盘外缘的最大变形量(即端齿盘刚度)之间的响应面模型,用响应面模型代替实际模型对其进行稳健性优化设计。通过对端齿盘的稳健性优化设计,确定端齿盘的齿形角为45。,内外齿长比为2时端齿盘的刚度较好且具有较高的稳健性。

关键词：刀架静力学动力学端齿盘参数化稳健性优化设计

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基于概率和区间不确定性的水稻插秧机关键零部件稳健性优化设计

基于概率和区间不确定性的水稻插秧机关键零部件稳健性优化设计

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作者：郭剑威华中农业大学

学位级别：硕士

水稻种植机械化可以有效地节约劳动力，提高水稻产量，是实现水稻保产保质的关键。当前水稻插秧机在长时间使用后故障率较高，稳健性优化设计作为一种提高产品质量降低产品成本的有效方法在众多领域均有应用，但在农业领域应用相对较少... 详细信息

水稻种植机械化可以有效地节约劳动力，提高水稻产量，是实现水稻保产保质的关键。当前水稻插秧机在长时间使用后故障率较高，稳健性优化设计作为一种提高产品质量降低产品成本的有效方法在众多领域均有应用，但在农业领域应用相对较少。因此，对水稻插秧机关键零部件进行结构合理、性能稳健的设计研究对研制高质量低成本的水稻插秧机有重要意义。本文针对当前稳健性优化设计研究大多只考虑概率不确定性因素或区间不确定性因素等单一类型不确定性可能导致结果出现误差的情况，对概率和区间混合不确定性的稳健性优化设计进行研究并将其应用于水稻插秧机关键零部件设计中。主要研究内容如下：　　（1）对概率不确定性和区间不确定性的稳健性评估指标进行研究论证，由于在实际工程机械结构设计中不确定性通常是以混合形式出现，因此将两种评估指标综合考虑，进行概率和区间混合不确定性的稳健性评估指标的分析研究，并采用双循环蒙特卡洛仿真的方法对稳健性评估指标求解计算。　　（2）建立只考虑概率不确定性和只考虑区间不确定性的稳健性优化设计数学模型，并在此基础上考虑存在混合不确定性的情况，建立概率和区间混合不确定性的稳健性优化设计数学模型。　　（3）提取水稻插秧机关键零部件作为研究对象，分别进行传统的只考虑确定性因素的优化设计以及考虑概率和区间混合不确定性的稳健性优化设计，采用双循环蒙特卡洛仿真的方法利用MATLAB软件求取优化解，并对稳健性评估指标分析比较，从而验证了本文所研究的概率和区间混合不确定性的稳健性优化设计方法具有一定的优越性。

关键词：水稻插秧机优化设计概率不确定性区间不确定性稳健性优化设计双循环蒙特卡洛仿真

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某轻型商用车动力总成悬置系统稳健性优化设计

某轻型商用车动力总成悬置系统稳健性优化设计

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作者：徐梦龙合肥工业大学

学位级别：硕士

汽车的NVH性能水平直接关乎驾乘者的主观感受,因此如何提升汽车NVH性能已经成为了当今汽车领域的研究热点;动力总成的振动是引起汽车振动噪声的主要原因之一,动力总成会将其振动激励力传递给车架以及整车,造成车辆NVII性能下降。而两者... 详细信息

汽车的NVH性能水平直接关乎驾乘者的主观感受,因此如何提升汽车NVH性能已经成为了当今汽车领域的研究热点;动力总成的振动是引起汽车振动噪声的主要原因之一,动力总成会将其振动激励力传递给车架以及整车,造成车辆NVII性能下降。而两者之间通过动力总成悬置元件连接,因此具有良好隔振性能的悬置系统不但可以减少动力总成向车架的振动传递,还可以改善整车的NVH性能,提高汽车零部件的使用寿命。本研究通过对某款轻型商用车的动力总成悬置系统进行隔振优化设计来提升NVH性能,主要从以下几个内容进行: 1.本文研究了动力总成悬置系统的布置结构、激励力、激励频率,建立橡胶悬置元件动力学模型,研讨系统的解耦理论以及隔振原理。 2.本研究测量动力总成与悬置元件的原始参数,研究Adams仿真结果、Matlab计算结果以及刚体模态测试结果,并在各工况下进行振动响应时域和频域仿真分析。 3.本研究使用确定性优化设计与基于6σ的多岛遗传稳健性优化设计两种方案,从固有频率、传递率、解耦率、各向解耦率的σ曲线、参数σ水平等方面对系统进行分析研究,验证了稳健性优化设计方案的准确性与可靠性。 4.本研究通过悬置元件加速度隔振率试验,验证悬置系统稳健性优化设计方案。

关键词：动力总成悬置系统解耦理论 6σ质量方法多岛遗传算法稳健性优化设计

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基于响应面方法的非概率可靠性指标求解及稳健性优化设计

基于响应面方法的非概率可靠性指标求解及稳健性优化设计

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作者：胡群华中科技大学

学位级别：硕士

实际工程应用中，不确定变量的准确信息难以获得，使得概率可靠性理论的应`用具有较大的局限性。非概率可靠性理论能解决这一类信息量少的不确定变量的可靠性问题，是可靠性理论中非常重要的补充。在非概率可靠性理论中，用凸集模型来... 详细信息

实际工程应用中，不确定变量的准确信息难以获得，使得概率可靠性理论的应`用具有较大的局限性。非概率可靠性理论能解决这一类信息量少的不确定变量的可靠性问题，是可靠性理论中非常重要的补充。在非概率可靠性理论中，用凸集模型来描述不确定变量，凸集模型中主要包括区间模型和超椭球模型，与其他模型相比较，区间模型具有需求信息少、结果偏于保守等优点。\n 本文以区间模型为基础，重点研究当结构的极限状态方程极其复杂或者难以表达时，用响应面函数代替极限状态方程求解非概率可靠性指标的方法；并在响应面方法的基础上对基于区间模型的非概率稳健可靠性优化设计进行了探索研究。具体研究内容如下：\n 1.用响应面函数方法来显示化隐式的极限状态方程，从选取验算点的角度，研究分析了提高响应面函数拟合真实极限状态方程的精度的三种方法，三种方法分别是：线性插值法、改进的线性插值法和加权响应面法。三种方法均能有效的提高验算点的质量以此来提高响应面方法的精度。\n 2.探索研究基于区间模型的非概率稳健可靠性优化设计方法，提出用响应面函数来描述非概率可靠性指标与设计变量之间的关系，简化了以非概率可靠性指标为约束条件的优化设计模型，用以解决非概率稳健可靠性优化设计中双层优划求解困难的问题。

关键词：非概率可靠性理论指标求解响应面方法稳健性优化设计

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多目标交互影响的稳健性优化设计

多目标交互影响的稳健性优化设计

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作者：朱迅江西理工大学

学位级别：硕士

对于有关稳健性优化设计方面的研究一直是优化设计领域的重点与难点,其中考虑多响应目标交互影响的稳健性优化设计问题尤为突出。以柔性铰链为主要功能构件的某柔顺定位平台在实际工作中经常出现其主要结构参数设计不合理、定位精度不... 详细信息

对于有关稳健性优化设计方面的研究一直是优化设计领域的重点与难点,其中考虑多响应目标交互影响的稳健性优化设计问题尤为突出。以柔性铰链为主要功能构件的某柔顺定位平台在实际工作中经常出现其主要结构参数设计不合理、定位精度不高、位移敏感度没有达到期望值等问题。本文提出一种将多个响应目标的交互影响考虑到柔顺机构的多质量特性稳健性优化设计中的新方法,其目的是寻找在考虑多目标交互影响下的最优结构参数组合,从而实现设计最佳。以某柔性铰链微定位平台作为研究对象展开了如下工作:首先,针对在多目标稳健性优化中不完全考虑原始数据的量纲和数量级,且也不考虑数据与对应分析方法的匹配度,从而导致设计出的定位平台出现微位移达不到预期值的问题。本文引入KMO检验和Bartlett球形度检验,检测数据能否适用对应的方法。将该平台在最大应力下的最易受损构件的结构参数:宽度、切口深度、长度、厚度作为结构变量;同时将该构件在最大应力下的微位移、针对X方位的柔度、针对Y方位的柔度和针对转动中心方位的柔度四种性能指标通过代理数学模型建立目标函数,通过ansys有限元软件构造模型仿真,利用minitab甄选试验方案并将数据进行标准化处理,从而为后续稳健性优化设计提供科学可靠的数据。其次,针对该平台的多目标稳健性优化设计过程中,其受到主要结构参数的限制导致响应变量之间交互影响难以确定的问题。传统的响应曲面法虽然可以对多目标问题进行稳健性优化分析,但是该法本质是寻找多个结构参数组合面向单个响应目标的优化设计,忽视了多响应目标之间的交互影响,从而使得结果和实际不完全吻合。本文引入的因子分析法将多目标稳健性优化设计问题中的主要参数变量和多个响应目标看成统一变量同时分析,计算多个变量之间解释的总方差,从总方差可以直观看出解释权重较大的几个公因子,为了进一步研究这几个公因子的交互影响对平台质量稳健性的干扰,将其组成公因子矩阵,再进行矩阵旋转,对旋转后的矩阵进行因子打分带入因子综合得分公式可以得知其交互影响的具体表现,进而甄选出合理的结构参数,提高了平台的定位精度。最后,针对目前的多目标响应稳健性优化设计中,在设置相应权重时不能完全避免决策者主观意愿的影响,从而导致优化结果与实际不完全吻合这一问题。本文以某微定位平台为例,通过SPSS软件计算因子载荷和因子综合得分可以准确得出该微定位平台主要结构参数的权重大小,根据其技术参数指标要求,在考虑多响应交互影响的情况下为该平台主要结构参数权重的设置提供有力的理论支撑。通过以上表明,本论文的研究将对柔顺定位平台稳健性优化设计的理论与应用提供有益指导,具有较好的理论研究意义和实际应用价值。

关键词：因子分析稳健性优化设计柔顺机构信噪比

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