结构动力学鲁棒设计方法及应用

发布时间：2017-08-24 02:16

  本文关键词：结构动力学鲁棒设计方法及应用

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【摘要】：机械结构的实际动力学性能受到制造、安装的影响往往会与设计产生偏差。传统的优化设计方法为确定性的，无法考虑不确定因素的影响。而单纯用缩小容差的方式控制结构性能的波动会增加成本且不易实现。因此，在设计过程中，需要考虑不确定因素的影响，使得结构在保持性能的情况下有较小的波动性，即鲁棒设计。鲁棒设计在动力学问题中的应用研究尚处于起始阶段。本文对动力学鲁棒设计的理论方法及应用进行了研究。本文对于其理论方法的研究分为两个阶段，第一阶段的研究基于Taguchi方法，利用其参数设计——容差设计的设计思路，在参数设计阶段缩小设计范围，在容差设计阶段利用多目标优化的思想改善Taguchi法处理多目标设计问题不利的情况；第二个阶段的研究基于响应面法，对响应面的生成方法在动力学问题中的的应用进行了研究，并基于研究结果提出了基于响应面法的动力学鲁棒设计方法，仍采用参数设计——容差设计的设计思路，在参数设计后缩小的设计范围上获得输入输出参数关系的响应面模型，进一步应用于考虑不确定因素的多目标优化中，，降低设计成本。本文利用航空发动机高压压气机组件装配参数的鲁棒设计、航空发动机机匣连接装配参数的鲁棒设计分别验证了基于Taguchi的动力学鲁棒设计方法及基于响应面法的动力学鲁棒设计方法，并利用双转子航空发动机初始不平衡量的鲁棒设计进一步说明了设计方法在实际的复杂工程问题中的应用。
【关键词】：鲁棒设计 Taguchi法 响应面法 多目标优化 动力学
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH122
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 图表清单8-12
• 注释表12-13
• 缩略词13-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 引言14-18
• 1.1.1 结构参数不确定性14-16
• 1.1.2 鲁棒设计16-18
• 1.2 鲁棒设计的发展现状18-20
• 1.3 本文研究目标及主要研究内容20-22
• 1.3.1 研究目标20
• 1.3.2 主要研究内容20-22
• 第二章 基于 TAGUCHI 法的鲁棒设计方法22-37
• 2.1 TAGUCHI法22-26
• 2.1.1 正交试验设计法23-25
• 2.1.2 方差分析法25-26
• 2.2 多目标遗传算法26-27
• 2.2.1 多目标优化26
• 2.2.2 遗传算法26-27
• 2.3 基于 TAGUCHI 法的鲁棒设计方法27
• 2.4 算例27-36
• 2.4.1 装配件模型27-29
• 2.4.2 高压压气机装配参数设计说明29-30
• 2.4.3 高压压气机装配参数的鲁棒设计30-34
• 2.4.4 对不敏感参数放松容差的设计34-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 响应面法在动力学问题中应用的研究37-52
• 3.1 响应面法37-39
• 3.1.1 试验设计37-38
• 3.1.2 回归分析38-39
• 3.2 多种试验设计及方差分析方法的比较39-51
• 3.2.1 中心复合试验设计39-44
• 3.2.2 Box-Behnken 试验设计方法44-46
• 3.2.3 拉丁超立方46-51
• 3.3 本章小结51-52
• 第四章 响应面在动力学鲁棒设计方法中的应用52-58
• 4.1 响应面法在鲁棒设计方法中的应用52
• 4.2 算例52-57
• 4.2.1 问题描述53
• 4.2.2 参数设计53-55
• 4.2.3 基于响应面法的多目标优化55-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第五章 航空发动机整机振动响应抑制的动力学鲁棒设计58-84
• 5.1 航空发动机模型58-60
• 5.2 初始不平衡量对支点振动响应的影响60-65
• 5.2.1 全转速范围内速度响应的分布61-63
• 5.2.2 最高转速下速度响应的分布63-65
• 5.3 考虑初始不平衡量的鲁棒设计65-83
• 5.3.1 考虑初始不平衡量的参数设计66-69
• 5.3.2 考虑初始不平衡量的容差设计69-77
• 5.3.3 设计结果的蒙特卡洛仿真验证77-82
• 5.3.4 设计结果分析82-83
• 5.4 本章小结83-84
• 第六章 总结与展望84-86
• 6.1 本文总结84
• 6.2 展望84-86
• 参考文献86-90
• 致谢90-91
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：728635