基于解耦方法的结构可靠性优化设计

发布时间：2017-12-07 23:27

  本文关键词：基于解耦方法的结构可靠性优化设计

  更多相关文章： 基于可靠性的结构优化 解耦法 响应面法 可靠性映射函数 灵敏度

【摘要】：基于可靠性的结构优化能够合理表征不确定性对结构可靠性的影响。双循环方法是解决基于可靠性的结构优化问题的传统方法,即在优化循环中嵌套结构可靠性分析。然而对于复杂工程结构,双循环方法最明显的缺点是计算量大、成本昂贵。针对这一问题,本文做了一些相关研究工作,具体如下:(1)基于兴趣子域的改进响应面方法根据结构可靠性理论可知,最可能失效点附近区域对失效概率贡献较大。本文将围绕最可能失效点附近区域定义为兴趣子域,并基于兴趣子域提出了一种改进响应面法,能够明确“响应函数应具有较好近似精度的范围”。算例分析表明:该方法计算效率虽然略低于一阶可靠性法,但失效概率评估精度明显优于一阶可靠性法。(2)基于可靠性映射函数的结构优化基于结构可靠性分析理论可知,对于一个给定的极限状态函数,应用不同方法求得的可靠性指标或失效概率之间应该是相关的。本文将这种相关关系称为可靠性映射函数,并利用均值一阶可靠性方法和改进响应面方法构建可靠性映射函数。该方法既保留了均值一阶可靠性法计算效率高的优点,又弥补了其计算精度低的缺点,并将双层优化转变为单层优化,优化效率得以提升。算例分析表明:该方法对样本点的选择不敏感,对于不同的极限状态函数可获得一致性结果,具有较好的鲁棒性。(3)结构可靠性优化的三阶段解耦方法第一阶段利用可靠性安全因子进行确定性优化,并将确定性优化结果作为初始样本点;第二阶段利用可靠性灵敏度和重量因子对样本点进行调整,获取目标函数与失效概率的数据集合;第三阶段利用目标函数与失效概率的关系曲线获取可接受失效概率对应的目标函数,并求解最终优化设计变量。本文方法只需一次确定性优化,且现有结构可靠性求解算法均可使用,适应性强。算例分析结果表明,本文方法可以明显减少失效概率评估次数,且计算结果对可靠性安全因子与重量因子不敏感。
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB114.3

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本文编号：1264220