摘要：在铣削加工优化设计过程中,设计变量的不确定性通常被忽略,这容易导致优化解违反优化设计约束条件.为此,本文基于近似模型方法,开展铣削参数的多目标稳健性优化设计研究.在该优化设计方法中,采用多项式响应面模型和径向基函数模型近似模拟铣削过程最大铣削力、铣削后工件表面粗糙度两目标函数与铣削线速度、每齿进给量两设计变量之间的隐式关系,采用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法结合蒙特卡洛模拟方法对比分析了针对铣削参数的常规确定性优化以及考虑设计变量波动的稳健性优化.结果表明:稳健性优化后的铣削参数有效地降低了铣削加工过程中的铣削力,提高了加工后工件表面质量,同时优化解具有较高的可靠性.

摘要：[目的]由于直接运用嵌套差分进化算法求解区间不确定性稳健优化问题十分耗时,提出一种能够减少耗时函数调用次数的稳健性设计优化方法。[方法]该方法利用临界距离内已经精确计算过的个体响应值的信息近似预测其他个体响应值,以此近似评估个体稳健性指标;利用进化过程中逐步扩充的精确个体响应值的信息,选择性地重新评估已往个体的稳健性,并根据评估误判率自适应调整临界距离。[结果]2个数学算例和1个工程算例的验证结果表明,提出的算法在最优目标误差小于2.5%时,节省了94%以上的计算资源。[结论]所提方法能够结合既往优化知识,极大地减少精确计算内外层个体响应值的次数,实现个体稳健性评价精度和成本的自适应动态平衡,为区间不确定性稳健设计优化提供一种新的思路和方法。

摘要：采用随机代理模型方法对柔性机翼气动外形进行稳健性优化设计。相比确定性优化设计,稳健性设计能够考虑设计变量和参数的扰动,保持设计结果在不确定性影响下的性能稳定。采用高精度的气动/结构耦合求解器(耦合Navier-Stokes方程和结构静力学方程)分析柔性机翼的变形情况和气动效率。为了提高优化效率,建立随机Kriging(Stochastic Kriging,SK)代理模型,将确定性的Kriging代理模型发展到随机空间,通过有限次输入得到数据的固有不确定性。对柔性M6机翼的气动外形进行稳健性优化设计,结果表明:相比确定性代理模型的稳健性优化结果,应用随机代理模型的优化结果的设计点阻力系数减小2.8 counts,在可变马赫数范围内阻力系数均值减小3.2 counts,优化结果具有较高的设计点气动效率和阻力发散特性,并且优化后构型的翼根弯矩有明显减小,体现随机代理模型在稳健性优化设计系统中的优势,同时也说明建立的SK代理模型具有较高的预测精度。

摘要：提出了车轮胶栓复合连接的多目标确定性与稳健性优化设计方法。首先,建立镁铝合金组装式车轮螺栓连接有限元模型,对其进行弯曲疲劳寿命仿真,对比疲劳试验结果,验证了车轮仿真模型的准确性。随后,建立结构胶弹塑性本构模型,通过试验得到其应力应变曲线和剪切强度。最后,选取胶层厚度与种类、螺栓预紧力和螺栓孔直径为设计变量,建立车轮栓胶复合连接参数化仿真模型,以车轮连接螺栓疲劳寿命、结构胶最大拉伸和最大剪切应力为优化目标,借助ISIGHT优化平台,分别采用第二代非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和微存档遗传算法(AMGA)对车轮胶栓连接结构进行了多目标确定性和6σ稳健性优化设计。稳健性优化后车轮连接的可靠性得到进一步提升。

摘要：传统可靠性设计难以符合现代设计要求,对舱体进行稳健性优化设计,可提高其综合可靠性。基于基体破坏和纤维断裂两种失效模式,采用验算点法求解复合材料单层可靠度。基于最终层失效假设,提出把结构看作由串联子系统组成的并联系统的思想,结合材料刚度比率退化准则和单层可靠度理论,采用概率逐步失效分析方法,计算出主要失效链,从而得出结构的失效概率。复合材料舱体设计变量复杂,提出二级优化方法思想:一级为系统级布局优化,对加强筋截面形状、位置确定等参数进行优化;二级为子系统级尺寸优化,对筋截面尺寸、复合材料各铺层厚度等参数进行优化。采用自适应随机搜索遗传算法,以复合材料舱体质量最小为目标函数,以可靠度要求为约束条件,采用稳健性协调优化方法,对存在初始缺陷的复合材料舱体进行稳健性优化,为复合材料结构优化设计提供参考。

摘要：内部应力分布是影响压接型IGBT性能的关键因素。不确定性工况导致的随机载荷进一步加剧应力失衡的影响。文中以IGBT中芯片最大应力和典型应力为性能函数,将芯片热载荷考虑为随机过程并度量其导致的质量损失,构建基于时变稳健性度量的优化模型。针对稳健性设计中嵌套优化的效率问题,提出一种解耦策略,将嵌套寻优转换成设计优化与稳健性分析的序列迭代过程。将文中方法应用于某压接型IGBT设计问题中,对比分析优化前、后应力失衡性能的质量损失。结果表明,在保证内部元件热接触稳健情况下,应力失衡性能的质量损失减少了17.3%。并且,该方法的效率远高于常规嵌套优化方法,具有良好的工程应用前景。

摘要：在车身壁板自由阻尼层的优化设计中,提出了考虑阻尼材料参数不确定性波动的稳健性优化设计方法。首先,在车身防火墙、地板和顶棚等区域全敷阻尼材料;其次,以等效辐射声功率(ERP)为优化目标对阻尼层布局进行拓扑优化并验证优化效果;最后,以阻尼层厚度为随机设计变量,损耗因子和弹性模量为随机变量,质量最小为优化目标,并结合径向基函数(RBF)近似模型、蒙特卡洛模拟(MCS)和序列二次规划算法(SQP)对阻尼层进行6σ稳健性优化设计。结果表明,优化后车身自由阻尼层的总质量减少了50.45%,并且车身结构噪声性能达到了6σ质量水平,实现了保证车身轻量化要求下的阻尼层稳健性优化的目标。

摘要：根据履带车辆对静液转向控制机构的特殊需求,为保证系统性能的稳健性,以变量伺服机构的跟踪精度、相对稳定性分布的均值及标准差为优化目标,通过建立液压泵变量伺服机构工作过程的动力学模型,应用蒙特卡洛方法建立其跟踪精度等性能的稳健性优化设计新方法。研究表明,通过优化匹配液压泵变量伺服机构反馈拨叉长度、阀口梯度、活塞直径的设计名义值,不仅能保证系统具备良好的跟踪精度和稳定性,而且能增强系统抵抗结构参数、油液参数变动的能力,即显著增强系统的稳健性。

摘要：为了更加合理地优化发动机套齿结构的装配关系,使得动态装配关系在运转状态下对于载荷环境变化具有稳健性,对套齿结构进行了力学特征分析,动态装配关系时变特征的研究。利用Kriging响应面模型建立随机参数与装配特征参数之间的近似模型,进行了概率分析。构建当量装配质量损失模型,采用果蝇优化算法对套齿结构装配特征参数进行了稳健性优化设计。优化后的当量装配质量损失为0.0441,各动态装配特征参数向目标值趋近,并且随外载荷及材料参数的波动减小,降低了对随机变量的敏感度。

摘要：为了增强保险杠结构的小腿保护功能,提出了将试验设计技术、径向基函数近似建模技术、全局优化算法和基于蒙特卡罗模拟技术的6σ质量设计相结合的稳健性优化设计方法,并应用该方法进行了保险杠结构的优化设计。优化结果表明,该方法大大提高了车辆的行人保护功能。由于在优化过程中考虑了设计变量的不确定影响,该方法比确定性的优化方法更具有可靠稳健性。因此,从一定程度上讲,该方法是一种求解复杂工程问题的稳健性优化设计方法,深入应用该方法能大幅提高产品的设计质量。