發(fā)布時(shí)間：2020-07-23 11:58

【摘要】：多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)是針對(duì)大型復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法體系。傳統(tǒng)MDO的設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)變量都是確定的,然而實(shí)際工程中,真實(shí)存在的時(shí)變不確定性因素會(huì)對(duì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的性能造成威脅。此外,MDO中往往存在著復(fù)雜的耦合特性,這使得量化復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)中的時(shí)變不確定變得非常復(fù)雜。時(shí)變MDO一般有時(shí)變可靠性分析和設(shè)計(jì)優(yōu)化兩個(gè)方面的研究?jī)?nèi)容。由于代理模型方法在計(jì)算效率上的優(yōu)勢(shì),本文首先采用代理模型方法對(duì)時(shí)變可靠性進(jìn)行分析;其次,在多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方面,本文在MDO優(yōu)化算法上做了一些初步的研究。本文主要內(nèi)容如下:(1)針對(duì)MDO問題耦合關(guān)系的復(fù)雜性,傳統(tǒng)方法不易快速定位到目標(biāo)函數(shù)值附近的缺點(diǎn),本文提出了一種基于改進(jìn)寬容分層序列法的MDO方法,并詳細(xì)給出了改進(jìn)寬容分層序列法的求解流程。該方法將MDO系統(tǒng)優(yōu)化層作為主要優(yōu)化目標(biāo),學(xué)科耦合協(xié)調(diào)作為次要優(yōu)化目標(biāo),在二分法框架下,能夠穩(wěn)定搜尋滿足耦合關(guān)系的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)值。并用數(shù)學(xué)算例和心臟偶極子算例驗(yàn)證了所提方法的有效性。(2)由于時(shí)變不確定性因素本身的復(fù)雜性,常規(guī)時(shí)變可靠性分析的效率都比較低。本文利用時(shí)變響應(yīng)極限值方法,將時(shí)變可靠性轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ芎瘮?shù)為隱式的傳統(tǒng)可靠性分析問題,然后利用二次多項(xiàng)式響應(yīng)面建立了時(shí)變可靠性分析方法。提出的二次響應(yīng)面方法通過多次近似建立局部高精度的方式計(jì)算時(shí)變可靠度,能有效提升時(shí)變可靠性分析的效率,并通過兩個(gè)工程算例驗(yàn)證了所提方法的有效性。(3)由于MDO框架中包含耦合特性,時(shí)變不確定性因素會(huì)隨著耦合向各個(gè)子學(xué)科傳播,由此造成了在MDO框架中進(jìn)行時(shí)變可靠性分析的困難性。首先,詳細(xì)分析了典型樣本的傳播特性,進(jìn)而推廣得到整個(gè)時(shí)變系統(tǒng)的傳播特性;其次,在傳統(tǒng)MDO解耦策略的基礎(chǔ)上,計(jì)算了雙循環(huán)分析機(jī)制來搜尋包含狀態(tài)函數(shù)的功能函數(shù)的時(shí)變響應(yīng)極限值,并結(jié)合代理模型方法,最終建立了多學(xué)科框架下的時(shí)變可靠性分析計(jì)算模型,實(shí)現(xiàn)了多學(xué)科框架下的時(shí)變可靠性分析。并通過一個(gè)耦合特征明顯的的數(shù)值算例驗(yàn)證了所提方法的有效性。(4)為了提升復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)在時(shí)變不確定性因素影響下的性能,必須對(duì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行多學(xué)科時(shí)變可靠性設(shè)計(jì)優(yōu)化。因?yàn)槟婵煽啃苑治龇椒�能有效提升可靠性設(shè)計(jì)優(yōu)化的效率,本文首先在Kriging模型的基礎(chǔ)上,建立目標(biāo)約束響應(yīng)極限值的響應(yīng)模型,實(shí)現(xiàn)了時(shí)變功能函數(shù)的逆可靠性分析;其次,在SORA(Sequential Optimization and Reliability Assessment)方法基礎(chǔ)上,建立了解決多學(xué)科時(shí)變可靠性設(shè)計(jì)優(yōu)化問題的方法框架。最后,以一個(gè)數(shù)學(xué)算例和減速器設(shè)計(jì)算例驗(yàn)證了方法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH122

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2767296