基于可靠性的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化.pdf

1、工程系統(tǒng)的設(shè)計常常面臨多學(xué)科的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，復(fù)雜產(chǎn)品的開發(fā)涉及多個學(xué)科領(lǐng)域，因此，在傳統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，針對復(fù)雜工程系統(tǒng)的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化(MDO：Multidiscipli-naryDesignOptimization)應(yīng)運而生，它可以縮短開發(fā)時間、降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量。大多數(shù)工程問題都包含隨機因素，對于一個多學(xué)科系統(tǒng)，各個學(xué)科的不確定性可能會通過相互間的耦合關(guān)系進行傳遞，導(dǎo)致系統(tǒng)最終的不確定性是各學(xué)科不確定性的累積，如果不能很好的處理

2、這些不確定性，設(shè)計結(jié)果將得不到保證，影響產(chǎn)品的最終質(zhì)量，所以，典型的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化既要尋求總體系統(tǒng)優(yōu)化與子系統(tǒng)優(yōu)化最佳協(xié)同效果，又要考慮不確定性對設(shè)計過程和設(shè)計結(jié)果的影響。 傳統(tǒng)方法通過采用安全系數(shù)來處理隨機因素，因此常常導(dǎo)致超余量設(shè)計，并且無法深入了解各種隨機因素的影響，以及實際的安全余量。近年來，質(zhì)量工程方法的長足發(fā)展使設(shè)計人員可以通過隨機模型和概率分析處理不確定性和隨機性。當(dāng)這些技術(shù)在優(yōu)化設(shè)計的框架下進行運用時，可以搜尋不

3、僅理論上可行，而且實際上也可行的設(shè)計方案。 本論文致力于研究不確定性下的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化問題，通過分析不確定性的來源、建模和分析方法，尋求管理MDO中不確定性的方法，側(cè)重于研究基于可靠性的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化方法。通過iSIGHT軟件對實例分別進行常規(guī)優(yōu)化和基于可靠性的優(yōu)化，分析了不確定性對設(shè)計的影響；并針對基于可靠性的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化的高效適用的要求，提出了多學(xué)科結(jié)構(gòu)下的協(xié)同可靠性分析方法和一種新的基于可靠性的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化方法(RBM

4、DO-SORA：ReliabilityBasedMultidisciplinaryDesignOptimization-SequentialOptimizationandReliabilityAssessment)。前者繼承了協(xié)同優(yōu)化方法的優(yōu)勢，而且由于系統(tǒng)級優(yōu)化器采用模擬退火算法和響應(yīng)面近似學(xué)科優(yōu)化，使其計算準(zhǔn)確、有效；后者采用分解策略將可靠性分析模塊和MDO模塊解耦，使之成為單循環(huán)的計算形式，避免了以往的嵌套模式帶來的計算復(fù)雜性的問