基于有限元分析的結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù).pdf

1、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)，而研究重點(diǎn)主要在于如何提高設(shè)計(jì)的效率和精度。一種較新的模仿蜜蜂采蜜行為的元啟發(fā)式優(yōu)化算法--蜂群算法，被應(yīng)用于解決機(jī)械結(jié)構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。先由試驗(yàn)設(shè)計(jì)和序列響應(yīng)面法構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)及約束條件的代理模型，再應(yīng)用改進(jìn)蜂群算法求解最優(yōu)設(shè)計(jì)。在優(yōu)化過程中調(diào)用的是滿足精度要求的代理模型，大大減少了有限元計(jì)算次數(shù)，提高了優(yōu)化效率。選取典型實(shí)例對該方法進(jìn)行驗(yàn)證，預(yù)期值與實(shí)際值相比較的結(jié)果表明該方法具備了足夠

2、的求解精度，能夠滿足工程實(shí)際要求。
　　穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)可以減小產(chǎn)品的質(zhì)量波動，增強(qiáng)設(shè)計(jì)的健壯性。研究了區(qū)間型不確定因素的性質(zhì)，提出了代理模型方法、區(qū)間分析和改進(jìn)蜂群算法相結(jié)合的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。選取典型實(shí)例對上述方法進(jìn)行驗(yàn)證，通過將穩(wěn)健優(yōu)化結(jié)果與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果相比較可知，雖然犧牲了產(chǎn)品的一部分性能指標(biāo)，但增加了質(zhì)量指標(biāo)的穩(wěn)健性和設(shè)計(jì)變量的可靠度，且該穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)方法得到的預(yù)期值和實(shí)際值的誤差控制在一定的容差范圍之內(nèi)。
　　針

3、對結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)的效率問題，提出了基于有限元分析過程參數(shù)化的優(yōu)化技術(shù)。利用OpenCASCADE幾何造型平臺開發(fā)參數(shù)化有限元軟件平臺，實(shí)現(xiàn)了幾何模型參數(shù)化、網(wǎng)格模型參數(shù)化和屬性數(shù)據(jù)參數(shù)化等功能，能夠一次建模完成多次有限元計(jì)算，并提取所需的有限元分析結(jié)果作為樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)構(gòu)建代理模型，將得到的代理模型通過不同的數(shù)學(xué)處理分別應(yīng)用到結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)中。通過實(shí)例證明此方法具有良好的運(yùn)行效率和運(yùn)行效果，對實(shí)際工程問題的優(yōu)化設(shè)計(jì)有