工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法一般可以分為三個(gè)層次:安全系數(shù)法、分項(xiàng)系數(shù)法和可靠性設(shè)計(jì)法。安全系數(shù)法便于工程師使用,但是由于它不能精確度量結(jié)構(gòu)的不確定性,通常會(huì)使設(shè)計(jì)結(jié)果偏向保守或危險(xiǎn)。可靠度設(shè)計(jì)直接采用結(jié)構(gòu)可靠度作為設(shè)計(jì)指標(biāo),可以得到合理的設(shè)計(jì)結(jié)果,但是由于設(shè)計(jì)過程復(fù)雜而不能被廣泛使用。分項(xiàng)系數(shù)法可以充分考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不確定性,得到便于設(shè)計(jì)師使用的規(guī)范形式。因此,本文提出了根據(jù)結(jié)構(gòu)給定可靠度求解分項(xiàng)系數(shù)的方法,并基于分項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)不確定性優(yōu)化設(shè)計(jì),并應(yīng)用于彈箭體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。首先,闡述了本文研究工作的背景和意義,總結(jié)了相關(guān)研究領(lǐng)域的進(jìn)展,指出基于安全系數(shù)的不確定優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果偏向保守或危險(xiǎn),存在局限性。本文提出了基于均值分項(xiàng)系數(shù)的不確定性設(shè)計(jì)方法,并通過數(shù)值算例分析了不同隨機(jī)變量數(shù)目、不同功能函數(shù)、不同目標(biāo)可靠度下分項(xiàng)系數(shù)的規(guī)律,并將基于本文分項(xiàng)系數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果分別同基于安全系數(shù)和基于可靠度優(yōu)化的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了該方法的有效性。然后,針對(duì)航天領(lǐng)域典型的正置正交加筋柱殼結(jié)構(gòu),考慮彎矩和軸壓作用建立了基于均值分項(xiàng)系數(shù)的輕量化設(shè)計(jì)模型,開展分項(xiàng)系數(shù)法設(shè)計(jì),并與安全系數(shù)的設(shè)計(jì)結(jié)果和可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了比較,說明了在實(shí)際工程中合理使用已知結(jié)構(gòu)可靠度的設(shè)計(jì)樣本,通過均值分項(xiàng)系數(shù)的方法求得結(jié)構(gòu)的分項(xiàng)系數(shù)值并作為設(shè)計(jì)規(guī)范,這樣既便于設(shè)計(jì)師使用,又可以得到滿足工程需要的設(shè)計(jì)結(jié)果。最后,針對(duì)航天領(lǐng)域典型的kagome格柵錐殼結(jié)構(gòu),建立了基于分項(xiàng)系數(shù)的結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)模型,并將安全系數(shù)法、傳統(tǒng)分項(xiàng)系數(shù)法、可靠度優(yōu)化和本文的均值分項(xiàng)系數(shù)法的設(shè)計(jì)結(jié)果做對(duì)比,發(fā)現(xiàn)基于安全系數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)不能滿足目標(biāo)可靠度并且消耗了大量材料;基于改進(jìn)混沌控制的可靠度優(yōu)化方法可以獲得準(zhǔn)確滿足目標(biāo)可靠度的設(shè)計(jì);使用基于均值分項(xiàng)系數(shù)的不確定性設(shè)計(jì)可以獲得近似滿足目標(biāo)可靠度的設(shè)計(jì),其設(shè)計(jì)優(yōu)于基于安全系數(shù)和基于傳統(tǒng)分項(xiàng)系數(shù)法的設(shè)計(jì),接近可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果。此外,針對(duì)目前商業(yè)化軟件中沒有用于可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)的模塊的問題,本文在SiPESC平臺(tái)構(gòu)建了彈箭體結(jié)構(gòu)的可靠度優(yōu)化模塊。本文將有限元分析、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、代理模型計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)和可靠度分析集成到同一平臺(tái)上,形成用于可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)的功能模塊,解決了傳統(tǒng)商業(yè)化軟件中不存在可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊的問題。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TJ7
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展
        1.2.1 基于可靠度的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
        1.2.2 安全系數(shù)設(shè)計(jì)方法
        1.2.3 分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)方法
        1.2.4 網(wǎng)格加筋柱殼和格柵結(jié)構(gòu)
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容
2 安全系數(shù)法和分項(xiàng)系數(shù)法
    2.1 安全系數(shù)法
    2.2 分項(xiàng)系數(shù)法
    2.3 本章小結(jié)
3 基于分項(xiàng)系數(shù)的可靠度優(yōu)化方法
    3.1 一次二階矩可靠度分析
        3.1.1 可靠度指標(biāo)法
        3.1.2 功能度量法
    3.2 基于不同不確定性信息水平的可靠度分析
        3.2.1 可靠度分析的不確定信息水平
        3.2.2 基于可靠度的均值分項(xiàng)系數(shù)法
        3.2.3 算例分析
    3.3 基于不同不確定性信息水平的可靠度優(yōu)化
        3.3.1 基于安全系數(shù)法的優(yōu)化設(shè)計(jì)
        3.3.2 基于一次二階矩方法自適應(yīng)混沌控制法的可靠度優(yōu)化
        3.3.3 基于分項(xiàng)系數(shù)法的優(yōu)化設(shè)計(jì)
        3.3.4 算例分析
    3.4 本章小結(jié)
4 基于分項(xiàng)系數(shù)的彈箭體結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化
    4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與代理模型
        4.1.1 拉丁超立方實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法
        4.1.2 Kriging代理模型
    4.2 基于SiPESC平臺(tái)面向彈箭體結(jié)構(gòu)的可靠度優(yōu)化模塊
    4.3 正置正交加筋柱殼的可靠度優(yōu)化
        4.3.1 加筋柱殼結(jié)構(gòu)的有限元分析
        4.3.2 代理模型的誤差分析
        4.3.3 基于代理模型的可靠度優(yōu)化
    4.4 本章小結(jié)
5 格柵錐殼結(jié)構(gòu)基于分項(xiàng)系數(shù)的可靠度優(yōu)化
    5.1 復(fù)合材料格柵錐殼結(jié)構(gòu)
        5.1.1 Kagome格柵結(jié)構(gòu)的幾何特點(diǎn)
        5.1.2 Kagome格柵錐殼結(jié)構(gòu)的有限元分析
    5.2 復(fù)合材料格柵錐殼結(jié)構(gòu)的可靠度優(yōu)化
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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1 郝鵬;面向新一代運(yùn)載火箭的網(wǎng)格加筋柱殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D];大連理工大學(xué);2013年

2 許林;基于可靠度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D];大連理工大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2830653