基于混合响应面的多目标稳健设计

在大部分的实际工程优化问题中,产品质量特性与不确定性因素的关系是未知的或复杂的。为此提出了一种基于混合响应面技术的多目标稳健优化设计。该方法首先利用多项式响应面以及神经网络构造产品质量特性的显性表达式。在考虑目标函数以及约束稳健性的前提下,结合多目标技术中模糊偏好的方法设计权重,从而得到稳健设计的精确解。该方法解决了基于近似技术的稳健设计中计算精度与计算效率之间的矛盾。通过对双杆衍架结构进行算例分析,证明了该方法的可行性。

基于模糊折中规划的稳健多目标优化设计

针对稳健设计目标函数与波动之间的冲突及协调问题,提出了一种基于模糊折中规划的稳健设计多目标优化方法.该方法在考虑工程稳健设计中大量存在的模糊因素的前提下,建立目标函数以及波动的隶属度函数,利用模糊偏好分配每个目标的权重从而均衡目标函数值和波动之间的平衡.该方法将决策者的偏好充分体现到决策过程中,从而得到决策者所期望的折中解.从实例结果可以看出,模糊折中规划适合于求解稳健优化设计问题.

基于最大波动分析的稳健设计

针对稳健设计中目标函数以及约束的稳健性两个方面,提出了一种基于最大波动分析的稳健设计优化方法。通过分析不确定因素对目标函数以及约束的影响,计算目标函数以及约束的最大波动量,将约束的最大波动值添加到原约束中以保证约束的稳健可行性;同时在原有优化模型上添加新约束保证目标函数的最大波动值不超过设计者规定的范围,从而构造了两级稳健设计优化数学模型。顶级优化用来求解原有常规优化的数学模型;次级优化用来判断目标函数以及约束的稳健性。最终实例结果证明该方法是可行的。

基于威布尔分布的疲劳剩余寿命可靠性预测方法

在变应力作用下,机械零件的疲劳寿命为具有分散性的随机变量。威布尔分布是一种连续的概率分布,可以用来描述各种不确定因素对机械零件疲劳寿命的影响。文中用三参数威布尔分布描述零件疲劳寿命的分布规律,建立疲劳剩余寿命的分布模型,并采用解析方法获得疲劳寿命分布参数的点估计值。对在同一应力水平下疲劳剩余寿命的分布规律进行了探讨,结果表明:当前年龄越大,可靠度曲线越陡峭,疲劳剩余寿命的可靠度越低;而年龄越小,疲劳剩余寿命的概率密度曲线越平坦,剩余寿命的分散性越大。

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。

基于键合图的风电齿轮传动系统稳健优化设计

根据风电齿轮传动系统可靠性受系统动态性能及不确定性因素影响较大的特点,采用键合图方法来分析该系统的动力学特性,为快速准确求得可靠性评估中使用系数和名义转矩提供了一种新方法;采用非概率稳健优化设计方法使该系统可靠性约束达到稳健可行的目的。通过实例对比,结果表明,该设计方法提高了风电齿轮传动系统可靠度的稳健可行性。

基于区间分析的非概率稳健优化设计

提出了一种新的基于区间分析的非概率稳健优化设计模型.利用非线性区间数规划和函数的区间扩张,对稳健性指标进行了计算,将含有区间参数的常规稳健优化模型转化为确定性的稳健优化模型,转化后的模型能够根据设计者要求实现任意指定稳健性的优化目标,最终建立了两级稳健优化设计模型.该模型无需知道设计参数的概率分布函数,也不要求目标函数及约束连续、可导.实例结果证明了该方法的有效性.

交互式模糊稳健优化设计及其应用

产品质量与设计变量容差间的冲突性和模糊关联性往往导致稳健优化结果与设计者意图有所偏差.针对这类问题,在考虑工程稳健设计中存在主、客观不确定因素的前提下,利用区间加权系数构造模糊稳健优化设计的容差模型,采用物理规划表达设计者的局部偏好,控制区间权值产生候选Pareto解集,利用折中规划建立Pareto解到评分值的映射,并据此改进设计偏好,从而实现稳健优化过程的交互式决策.实例证明,所提方法获得了兼顾主、客观设计要求不确定性的最满意解.

失效恢复机制下的网格任务冗余调度优化

网格技术是目前学术界和工业界解决计算密集型问题的一种重要工具。由于网格系统的复杂性,网格在可靠性方面仍面临着诸多问题。针对目前网格服务可靠性低的问题,引入本地失效恢复机制,并允许资源自行调节网格任务生存时间以及失效恢复次数,从而建立更加符合实际的网格服务可靠性模型。在建模中,采取网格任务冗余调度方式,以进一步提高网格服务可靠性。基于建立的考虑失效恢复机制的网格服务可靠性模型,建立费用约束下的资源冗余调度优化模型,以获得网格服务可靠性最大的任务调度策略。针对该NP问题,采用遗传算法对该优化问题进行求解,并在求解过程中设计专门的修正算子校正不可行个体,以保障算法的正常运行。算例分析验证了算法的有效性。

螺旋锥齿轮齿坯CAD/CAM集成系统

论述了螺旋锥齿轮的齿坯CAD/CAM集成系统的结构、功能及其原理。利用该系统能够在较短的时间内完成齿坯的几何设计 ,零件图绘制 ,NC源代码的生成。明显缩短螺旋锥齿轮的齿坯设计 ,制造周期 。

一种多学科系统不确定性分析方法——协同不确定性分析法的改进

多学科耦合环境中,不确定性分析对于整个工程系统的设计优化过程具有非常重要的影响。多学科系统不确定性分析方法中的协同不确定性分析法(Collaborative uncertainty analysis,CUA)对于系统输出方差的求解存在计算精度较低,计算效率不高的缺点。在分析导致上述缺点的原因的基础上,提出一种改进的协同不确定性分析法(Modified collaborative uncertainty analysis,MCUA)。该方法的基本思想是将原协同不确定性分析法中分布式并行的优化体系与以泰勒近似和灵敏度分析为基础对耦合变量和系统输出的方差进行估算的方法相结合,对系统输出的均值与方差进行估算,并经过二次优化获得系统的稳健最优设计方案。算例结果表明,采用改进的协同不确定性分析法计算得到的系统输出方差相比原方法具有更高的精度,是分析多学科系统中不确定性传播的有效方法。

滑动螺旋传动螺纹耐磨性模糊可靠性分析

为提高滑动螺旋传动机构的耐磨性,在阐述螺纹耐磨性分析与磨损可靠性数学模型的基础上,结合螺纹副实际磨损过程的模糊性特点,应用模糊理论中的隶属函数推导出螺纹耐磨性模糊可靠度计算的数学表达式。通过算例计算,对常规可靠度与模糊可靠度的两种计算方法进行了对比分析。结果表明,在螺旋传动设计中引入隶属函数能更合理地描述螺纹耐磨性可靠度在实际传动过程中的变化。该计算方法为螺旋传动机构零部件的可靠性设计提供了理论依据。

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。

基于多偏好物理规划的代理辅助多目标优化方法

针对目前普遍存在的目标数目较多,Pareto前沿离散程度较高的昂贵多目标优化问题,现有大部分算法无法利用较少函数评估得到优质Pareto前沿,因此提出一种基于多偏好物理规划的代理辅助多目标优化算法(M3pEGO)。该方法首先设置偏好矩阵,通过不同物理规划总偏好值将多目标优化问题转化为单目标优化问题,接着与Kriging代理模型相结合,利用高效的全局优化(EGO)算法实现自适应优化。最后通过9个经典测试函数,将此方法与ParEGO算法和多目标EGO算法进行对比。结果表明,所提算法在解决昂贵多目标优化,尤其是Pareto前沿离散程度较高的问题上优势明显,在有限次迭代后能够精确拟合到真实Pareto前沿,且能够得到收敛、均匀的非支配解集。

Reliability Based Design Optimization of Aero-Engine Spindle Ball Bearings

Aero-engine spindle ball bearings work in harsh conditions which are affected by relatively complex stresses. One of the key factors which affects bearing performance is its structure. In this paper,we used reliability based design optimization method to solve the structure design problem of aero-engine spindle ball bearings.Compared with the optimization design method, the value of equivalent dynamic load using reliability optimization design method was the least by MATLAB simulation. Also the design solutions show that the optimized structure possesses higher reliability than the original solution.

稳健设计中的稳健可行性分析

针对稳健设计中的约束可行稳健性问题,提出了一种新的稳健优化设计方法。通过分析不确定因素对约束的影响,提出了利用最大波动分析计算在不确定性因素影响下约束的最大波动量,将该变化量作为惩罚项添加到原约束中,构造了两级优化数学模型。顶级优化是在原有常规优化的数学模型基础上添加了稳健可行性的判断指标,次级优化用来判断稳健性指标的值。与其他方法比较,该方法不需要知道不确定因素的概率分布和约束的梯度信息。实例结果证明该方法是可行的。

多退化指标条件下卫星动量轮可靠性建模与评估

卫星动量轮具有小样本、高成本、故障机理复杂等特点。此类产品的性能退化过程受润滑剂余量、电流、温度等众多因素共同影响,各影响因素之间会彼此相互作用,单独提取某一个性能指标的退化过程作为评估动量轮的寿命及可靠性的模型都是不全面的。为了更加准确地评估卫星动量轮的可靠性,建立了基于Copula函数的多退化指标动量轮可靠性评估模型。首先通过历史退化数据建立单个退化指标基于Wiener过程的模型;其次基于Bayes方法和Gibbs抽样,利用Open BUGS软件对Wiener过程模型进行参数估计。在考虑退化指标相关时,用最大似然估计方法对Copula函数的模型参数进行估计;最后通过AIC/BIC准则选取最为合适的Copula函数,完成了动量轮基于Copula函数的多退化指标的可靠性建模与评估,为卫星动量轮的寿命预测与可靠性评估提供了理论基础和技术支撑。

螺旋锥齿轮齿坯CAD/CAM集成系统

论述了螺旋锥齿轮的齿坯CAD /CAM 集成系统的结构、功能及其原理。利用该系统设计者能够在较短的时间内完成齿坯的几何设计，零件图绘制，NC 源代码的生成。