結構系統(tǒng)穩(wěn)健優(yōu)化設計的新方法研究及應用.pdf

1、結構穩(wěn)健優(yōu)化設計的核心就是尋找最佳設計方案以確保約束條件和輸出性能在外部不確定性影響下均具有足夠的穩(wěn)健性，以輸出性能均值和標準差加權和作為目標函數，在滿足約束條件情況下，尋求最佳優(yōu)化設計結果。該項先進技術在設計階段就考慮實際工程中廣泛存在的不確定性因素，并最大程度地降低這些因素對工程結構性能的影響，從而提升結構性能。因此在機械設計、航空航天、土木工程、振動控制和加工制造等諸多領域得到了極為廣泛的應用。但是，傳統(tǒng)的結構穩(wěn)健優(yōu)化設計依賴于設

2、計者對權值的選擇，不同的權重可以導致截然不同的設計方案，限制了該技術的工程推廣應用。針對這一問題，本論文提出不依賴于權重選擇的新穩(wěn)健優(yōu)化設計模型，并采用全新的高效求解方法以兼顧高計算精度和高求解速度，并最終實現所提方法在印刷電路板穩(wěn)健優(yōu)化設計中的應用。具體研究內容如下：
　?。?）以標準差作為輸出性能穩(wěn)健性度量指標。本論文提出以性能均值和性能標準差乘積為目標函數，以約束可靠度大于設計可靠度為約束條件的新型穩(wěn)健優(yōu)化設計模型。并引入稀

3、疏網格法這種高效、高精度的方法來實現對該問題的快速求解。數值算例和工程算例驗證所提方法的可行性及高效性。
　　（2）以信息熵作為輸出性能穩(wěn)健性度量指標。本論文提出以性能均值和性能熵乘積為目標函數，以約束可靠度大于設計可靠度為約束條件的新型穩(wěn)健優(yōu)化設計模型。以核密度估計法確定輸出性能的信息熵，并結合線性擬合技術確定性能熵與設計變量之間的近似直接函數關系式，引入稀疏網格法實現對該問題的快速求解。工程算例驗證了所提方法的可行性及高效性。