本文關鍵詞：基于解耦方法的結構可靠性優(yōu)化設計

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【摘要】：基于可靠性的結構優(yōu)化能夠合理表征不確定性對結構可靠性的影響。雙循環(huán)方法是解決基于可靠性的結構優(yōu)化問題的傳統(tǒng)方法,即在優(yōu)化循環(huán)中嵌套結構可靠性分析。然而對于復雜工程結構,雙循環(huán)方法最明顯的缺點是計算量大、成本昂貴。針對這一問題,本文做了一些相關研究工作,具體如下:(1)基于興趣子域的改進響應面方法根據結構可靠性理論可知,最可能失效點附近區(qū)域對失效概率貢獻較大。本文將圍繞最可能失效點附近區(qū)域定義為興趣子域,并基于興趣子域提出了一種改進響應面法,能夠明確“響應函數應具有較好近似精度的范圍”。算例分析表明:該方法計算效率雖然略低于一階可靠性法,但失效概率評估精度明顯優(yōu)于一階可靠性法。(2)基于可靠性映射函數的結構優(yōu)化基于結構可靠性分析理論可知,對于一個給定的極限狀態(tài)函數,應用不同方法求得的可靠性指標或失效概率之間應該是相關的。本文將這種相關關系稱為可靠性映射函數,并利用均值一階可靠性方法和改進響應面方法構建可靠性映射函數。該方法既保留了均值一階可靠性法計算效率高的優(yōu)點,又彌補了其計算精度低的缺點,并將雙層優(yōu)化轉變?yōu)閱螌觾?yōu)化,優(yōu)化效率得以提升。算例分析表明:該方法對樣本點的選擇不敏感,對于不同的極限狀態(tài)函數可獲得一致性結果,具有較好的魯棒性。(3)結構可靠性優(yōu)化的三階段解耦方法第一階段利用可靠性安全因子進行確定性優(yōu)化,并將確定性優(yōu)化結果作為初始樣本點;第二階段利用可靠性靈敏度和重量因子對樣本點進行調整,獲取目標函數與失效概率的數據集合;第三階段利用目標函數與失效概率的關系曲線獲取可接受失效概率對應的目標函數,并求解最終優(yōu)化設計變量。本文方法只需一次確定性優(yōu)化,且現(xiàn)有結構可靠性求解算法均可使用,適應性強。算例分析結果表明,本文方法可以明顯減少失效概率評估次數,且計算結果對可靠性安全因子與重量因子不敏感。
【學位授予單位】：沈陽航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB114.3

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本文編號：1264220