基于智能响应面法的机械可靠性优化设计研究

发布时间：2017-06-21 14:05

  本文关键词：基于智能响应面法的机械可靠性优化设计研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了提高可靠性分析及优化设计的精度和效率,本文在深入研究复杂机械运行中的动力学特性及其极限状态函数的高度非线性特点的基础上,将神经网络算法、粒子群算法等智能算法的高度非线性映射能力与响应面法的简化计算能力结合起来,提出了机械可靠性分析的智能响应面法。该方法首先利用神经网络理论与粒子群算法建立极值或多重响应面模型;然后利用蒙特卡洛法对该响应面模型进行联动抽样,完成机械可靠度的计算。在可靠性分析的基础上,将粒子群算法与智能响应面法相结合,提出机械可靠性优化设计的粒子群-智能响应面法。该方法首先计算各随机变量的灵敏度,然后以高灵敏度的随机变量为设计变量,可靠度及其他约束为约束条件,建立可靠性优化设计数学模型。最后利用智能响应面法计算机械可靠度,粒子群算法求解可靠性优化数学模型,完成机械可靠性优化设计。并进行了工程实例的仿真计算:针对柔性机械臂运动的时变特性,利用考虑时间变化的智能极值响应面方法完成动态可靠性分析。在可靠性分析的基础上,利用智能极值响应面计算柔性机械臂的可靠度,粒子群算法搜寻最优尺寸以减小截面面积,在满足机械系统可靠度的同时,减少了使用材料,提高经济效益。针对航空发动机叶盘结构工作环境的多场耦合等特性,利用能够输出多个响应量的智能多重响应面法完成多失效模式结构可靠性分析。在可靠性分析的基础上,利用多重响应面法计算各失效模式下的可靠度,多目标粒子群算法搜寻最优设计点集以减小叶盘最大径向变形及最大应力,在满足结构可靠度的同时,降低了叶盘所受载荷的大小,提高了结构的安全性能。
【关键词】：神经网络 粒子群算法 智能响应面 可靠性分析 可靠性优化
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH122;TP18
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题研究的背景和意义11-12
• 1.2 相关领域国内外研究现状12-16
• 1.2.1 机械可靠性分析研究现状12-13
• 1.2.2 机械可靠性优化设计研究现状13
• 1.2.3 智能算法研究现状及其在机械可靠性优化设计中的应用13-15
• 1.2.4 响应面理论研究现状及其在机械可靠性优化设计中的应用15-16
• 1.3 论文主要研究内容16-19
• 第2章 基于智能极值响应面法的动态可靠性分析19-33
• 2.1 引言19
• 2.2 智能极值响应面法19-23
• 2.2.1 极值响应面法19-20
• 2.2.2 BP神经网络模型20-22
• 2.2.3 粒子群算法搜寻网络初始最优权值、阀值22-23
• 2.2.4 智能极值响应面法的基本思想23
• 2.3 基于IERSM动态可靠性分析的基本思想23-25
• 2.3.1 机械动态可靠性的基本理论23-24
• 2.3.2 基于IERSM的动态可靠性分析流程24-25
• 2.4 算例分析25-32
• 2.4.1 问题描述25-27
• 2.4.2 选择随机变量27
• 2.4.3 建立IERSM数学模型27-29
• 2.4.4 可靠性分析29-31
• 2.4.5 方法验证31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 基于粒子群-智能极值响应面法的机械系统可靠性优化设计33-42
• 3.1 引言33
• 3.2 机械系统可靠性优化模型33-35
• 3.2.1 计算灵敏度34
• 3.2.2 动态可靠性优化设计模型34-35
• 3.3 粒子群-智能极值响应面法求解模型35-37
• 3.3.1 PSO-IERSM基本思想35-36
• 3.3.2 基于PSO-IERSM的可靠性优化设计流程36-37
• 3.4 算例分析37-41
• 3.4.1 建立智能极值响应面模型37-38
• 3.4.2 计算灵敏度38-39
• 3.4.3 建立可靠性优化设计模型39
• 3.4.4 求解模型39-40
• 3.4.5 方法验证40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 基于智能多重响应面法的多失效模式结构可靠性分析42-58
• 4.1 引言42-43
• 4.2 智能多重响应面法43-45
• 4.2.1 多重响应面法43
• 4.2.2 IMRSM模型43-44
• 4.2.3 提高IMRSM精度的措施44-45
• 4.3 基于IMRSM的多失效模式可靠性基本思想45-47
• 4.3.1 多失效模式可靠性分析45-46
• 4.3.2 基于IMRSM的多失效模式结构可靠性分析46-47
• 4.4 算例分析47-56
• 4.4.1 问题描述47-48
• 4.4.2 流-热-固耦合分析48-50
• 4.4.3 可靠性分析50-55
• 4.4.4 有效性验证55-56
• 4.5 本章小结56-58
• 第5章 基于多目标粒子群-智能多重响应面法的结构可靠性优化设计58-69
• 5.1 引言58
• 5.2 多失效模式结构可靠性优化模型58-60
• 5.2.1 计算灵敏度59-60
• 5.2.2 多目标可靠性优化模型60
• 5.3 MOPSO-IMRSM求解模型60-63
• 5.3.1 MOPSO-IMRSM基本思想60-61
• 5.3.2 基于MOPSO-IMRSM的可靠性优化设计流程61-63
• 5.4 算例分析63-68
• 5.4.1 建立智能多重响应面模型63-64
• 5.4.2 计算灵敏度64-65
• 5.4.3 建立多目标可靠性优化模型65
• 5.4.4 模型求解65-67
• 5.4.5 方法验证67-68
• 5.5 本章小结68-69
• 结论69-71
• 参考文献71-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文77-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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1 郑严;基于智能算法的结构可靠性分析及优化设计研究[D];西南交通大学;2012年

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