组合近似模型预测设计方法及应用研究

发布时间：2020-06-29 20:04

【摘要】：产品预测设计技术是随着科学技术发展和计算机仿真技术的广泛应用而发展起来的一门新兴的科学技术。预测设计技术的核心是在产品设计过程中建立预测模型,对其各项性能进行预测。以往机械产品预测设计模型的建立,主要以CAE为依托,利用相关的CAE软件对产品进行仿真分析,得到仿真设计模型,用于指导试制样件。然而对于复杂产品,将仿真设计模型用于预测设计不仅计算复杂、耗时昂贵,而且较难使用智能优化方法进行优化设计。近年来,通过众多学者的研究,近似模型技术可以有效地简化复杂系统或者复杂产品的设计过程,节约CAD/CAE仿真昂贵的计算成本,并且可以方便的应用启发式算法,达到优化设计的目的,对现代机械产品的研发有重要的指导意义和借鉴意义。然而,使用近似模型建立预测设计模型时依然面临很多问题,对于昂贵仿真得到的有限样本,近似模型类型的选择原则、近似模型的精度和近似模型优化结果的可行性,仍然是一个艰巨的课题。为此,本文以国家重点基础项目研究基金(No.A0920131001)和兵器工业集团某所的军工项目(No.20140661)为研究背景,研究特种车辆部件的设计问题,提出一种组合近似模型预测设计方法,并且考虑机械设计中的保守预测,进而将两者结合。本文的主要工作主要包括以下三个方面：(1)提出一种组合近似模型方法。对复杂工程问题建立预测设计模型时,不再单一的使用一种近似模型,而是使用近似模型集。将进化多Agent策略引入组合近似模型,实现对基本近似模型自身参数的进化,最小化拟合过程中的均方根误差,得到基本近似模型的权值,进而将他们组合,形成组合近似模型。分析函数和工程实例实验表明,该组合近似模型具有更好的预测精度和鲁棒性。(2)提出一种保守近似模型预测设计方法。在建立近似预测设计模型时,引入安全裕度,保守地预测产品结构分析中的最大应力、使用寿命等相关性能,从而保证了优化设计结果的可行性。使用交叉验证法根据具体问题需要的保守水平,设计相应的安全裕度。提出一种小样本处理技术,并且使用组合近似模型拟合误差累积分布函数,得到基于组合近似模型的保守近似模型预测设计方法。分析函数和工程实例实验表明,在指定保守水平时,本方法预测结果具有较好的精度。(3)基于上述研究成果,构建了特种车辆型号研制预测设计平台,有效管理车辆部件研发过程中的设计数据、仿真数据和试验数据。集成组合近似模型预测设计系统,进行数据分析预测研究,为实现预测设计和优化设计提供数据支撑。以某车型驱动桥壳的预测设计为例,验证了基于本文方法的预测设计平台的有效性。本文课题以基于数据驱动的特种车辆零部件预测设计为研究背景,给出一种进化多Agent组合近似模型和保守预测设计方法。本文方法有助于车辆零部件新型号的设计,期望能够为复杂机械产品的研发提供技术支持和理论依据。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ810.2

【参考文献】