本文關(guān)鍵詞：基于解耦方法的結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：基于可靠性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化能夠合理表征不確定性對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性的影響。雙循環(huán)方法是解決基于可靠性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題的傳統(tǒng)方法,即在優(yōu)化循環(huán)中嵌套結(jié)構(gòu)可靠性分析。然而對(duì)于復(fù)雜工程結(jié)構(gòu),雙循環(huán)方法最明顯的缺點(diǎn)是計(jì)算量大、成本昂貴。針對(duì)這一問題,本文做了一些相關(guān)研究工作,具體如下:(1)基于興趣子域的改進(jìn)響應(yīng)面方法根據(jù)結(jié)構(gòu)可靠性理論可知,最可能失效點(diǎn)附近區(qū)域?qū)κЦ怕守暙I(xiàn)較大。本文將圍繞最可能失效點(diǎn)附近區(qū)域定義為興趣子域,并基于興趣子域提出了一種改進(jìn)響應(yīng)面法,能夠明確“響應(yīng)函數(shù)應(yīng)具有較好近似精度的范圍”。算例分析表明:該方法計(jì)算效率雖然略低于一階可靠性法,但失效概率評(píng)估精度明顯優(yōu)于一階可靠性法。(2)基于可靠性映射函數(shù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化基于結(jié)構(gòu)可靠性分析理論可知,對(duì)于一個(gè)給定的極限狀態(tài)函數(shù),應(yīng)用不同方法求得的可靠性指標(biāo)或失效概率之間應(yīng)該是相關(guān)的。本文將這種相關(guān)關(guān)系稱為可靠性映射函數(shù),并利用均值一階可靠性方法和改進(jìn)響應(yīng)面方法構(gòu)建可靠性映射函數(shù)。該方法既保留了均值一階可靠性法計(jì)算效率高的優(yōu)點(diǎn),又彌補(bǔ)了其計(jì)算精度低的缺點(diǎn),并將雙層優(yōu)化轉(zhuǎn)變?yōu)閱螌觾?yōu)化,優(yōu)化效率得以提升。算例分析表明:該方法對(duì)樣本點(diǎn)的選擇不敏感,對(duì)于不同的極限狀態(tài)函數(shù)可獲得一致性結(jié)果,具有較好的魯棒性。(3)結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化的三階段解耦方法第一階段利用可靠性安全因子進(jìn)行確定性優(yōu)化,并將確定性優(yōu)化結(jié)果作為初始樣本點(diǎn);第二階段利用可靠性靈敏度和重量因子對(duì)樣本點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整,獲取目標(biāo)函數(shù)與失效概率的數(shù)據(jù)集合;第三階段利用目標(biāo)函數(shù)與失效概率的關(guān)系曲線獲取可接受失效概率對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù),并求解最終優(yōu)化設(shè)計(jì)變量。本文方法只需一次確定性優(yōu)化,且現(xiàn)有結(jié)構(gòu)可靠性求解算法均可使用,適應(yīng)性強(qiáng)。算例分析結(jié)果表明,本文方法可以明顯減少失效概率評(píng)估次數(shù),且計(jì)算結(jié)果對(duì)可靠性安全因子與重量因子不敏感。
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB114.3

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本文編號(hào)：1264220