基于有限元分析的結構穩(wěn)健優(yōu)化設計技術.pdf

1、結構優(yōu)化設計已經成為工業(yè)界和學術界的研究熱點，而研究重點主要在于如何提高設計的效率和精度。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，被應用于解決機械結構件的優(yōu)化設計問題。先由試驗設計和序列響應面法構建目標函數及約束條件的代理模型，再應用改進蜂群算法求解最優(yōu)設計。在優(yōu)化過程中調用的是滿足精度要求的代理模型，大大減少了有限元計算次數，提高了優(yōu)化效率。選取典型實例對該方法進行驗證，預期值與實際值相比較的結果表明該方法具備了足夠

2、的求解精度，能夠滿足工程實際要求。
　　穩(wěn)健優(yōu)化設計可以減小產品的質量波動，增強設計的健壯性。研究了區(qū)間型不確定因素的性質，提出了代理模型方法、區(qū)間分析和改進蜂群算法相結合的穩(wěn)健優(yōu)化設計方法。選取典型實例對上述方法進行驗證，通過將穩(wěn)健優(yōu)化結果與結構優(yōu)化設計結果相比較可知，雖然犧牲了產品的一部分性能指標，但增加了質量指標的穩(wěn)健性和設計變量的可靠度，且該穩(wěn)健優(yōu)化設計方法得到的預期值和實際值的誤差控制在一定的容差范圍之內。
　　針

3、對結構優(yōu)化設計和穩(wěn)健優(yōu)化設計的效率問題，提出了基于有限元分析過程參數化的優(yōu)化技術。利用OpenCASCADE幾何造型平臺開發(fā)參數化有限元軟件平臺，實現了幾何模型參數化、網格模型參數化和屬性數據參數化等功能，能夠一次建模完成多次有限元計算，并提取所需的有限元分析結果作為樣本數據點構建代理模型，將得到的代理模型通過不同的數學處理分別應用到結構優(yōu)化設計和穩(wěn)健優(yōu)化設計中。通過實例證明此方法具有良好的運行效率和運行效果，對實際工程問題的優(yōu)化設計有