本文關(guān)鍵詞： 復(fù)雜產(chǎn)品 認(rèn)知不確定性 區(qū)間變量 耦合區(qū)間變量 二階不確定性 混合可靠性分析　出處：《浙江工業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：復(fù)雜產(chǎn)品普遍存在試驗測試?yán)щy、實驗成本高、樣本數(shù)據(jù)不足等情況,導(dǎo)致部分不確定性變量信息稀少,無法建立精確的概率分布模型,存在因信息不充分引起的認(rèn)知不確定性。同時復(fù)雜產(chǎn)品往往存在隨機變量、區(qū)間變量、耦合區(qū)間變量和不同置信分布區(qū)間變量等多種不確定性變量。這使得僅考慮隨機變量的傳統(tǒng)可靠性分析方法或無法適用或較低的計算效率。為此,本論文針對復(fù)雜產(chǎn)品認(rèn)知不確定性和隨機不確定性共存,研究多種不確定性下的復(fù)雜產(chǎn)品可靠性分析方法,建立復(fù)雜產(chǎn)品認(rèn)知不確定性的混合可靠性分析模型,提出混合可靠性分析高效的數(shù)值計算方法。主要工作和成果如下:(1)建立了區(qū)間和隨機變量的混合可靠性分析模型,為解決雙層耦合尋優(yōu)問題引起的計算效率低的問題,將雙層耦合問題轉(zhuǎn)化為序列尋優(yōu)問題,并提出了一種高效的數(shù)值計算方法。在序列尋優(yōu)問題的概率分析中,采用穩(wěn)健迭代算法;在區(qū)間分析中,基于投影梯度算法,提出了一種新的兩階段區(qū)間分析算法。第一個階段用于處理極限狀態(tài)函數(shù)關(guān)于區(qū)間變量單調(diào)的情況,第二階段采用利用投影梯度法處理非單調(diào)情況。分解的序列尋優(yōu)問題和提出的區(qū)間分析算法提高了可靠性分析的計算效率,解決了區(qū)間和隨機變量的混合可靠性分析效率低的問題。(2)針對耦合區(qū)間變量和隨機變量共存情況,基于多橢球模型,建立混合可靠性分析模型,提出一種基于高維度模型表示法轉(zhuǎn)換的單層混合可靠性分析方法。在高維度模型表示法中,采用一次二階矩法最大概率點算法求解參考點,利用多項式近似模型基于提出的抽樣方法建立了極限狀態(tài)函數(shù)關(guān)于隨機變量和耦合區(qū)間變量的子模型�；谧幽Ｐ颓蠼鈽O限狀態(tài)函數(shù)關(guān)于耦合區(qū)間變量在多橢球模型域內(nèi)的極限值,最后采用蒙特卡洛法求解失效概率的上下限。轉(zhuǎn)換后的單層求解問題計算失效概率上下限時僅需調(diào)用少量的原始極限狀態(tài)函數(shù)次數(shù),提高了混合可靠性分析的計算效率。(3)考慮不同置信區(qū)間變量、二階不確定性和隨機變量,基于證據(jù)理論建立了三種不確定性變量下的混合可靠性分析模型,提出了一種高效的單層混合可靠性分析方法。為解決雙層耦合尋優(yōu)問題,利用區(qū)間分析KKT條件,將雙層耦合優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單層優(yōu)化問題。為解決因KKT條件引起的求解不穩(wěn)定性及收斂困難,單層混合可靠性分析模型采用光滑函數(shù)處理KKT約束條件。單層混合可靠性分析模型簡化了不同置信度區(qū)間變量、隨機變量及二階不確定性下的可靠性分析問題,分解了雙層耦合優(yōu)化問題,提高了計算效率。(4)以復(fù)雜產(chǎn)品金屬鋸切帶鋸床的從動輪,機床床身和鋸切部件為應(yīng)用研究對象,展示并驗證了本論文提出的混合可靠性分析方法的可行性和高效性。根據(jù)三個部件的認(rèn)知不確定性變量和隨機不確定性變量共存情況,分別基于本論文提出的區(qū)間和隨機變量的混合可靠性分析方法、耦合區(qū)間和隨機變量的混合可靠性分析方法和不同置信區(qū)間和隨機變量的混合可靠性分析方法實施了可靠性分析計算。與已有混合可靠性分析方法的極限狀態(tài)函數(shù)調(diào)用次數(shù)比較發(fā)現(xiàn),本論文提出的混合可靠性分析方法的計算效率較高。以蒙特卡洛法計算結(jié)果為參照,提出的混合可靠性分析方法的計算精度較高。
[Abstract]:Complex products are testing experimental difficulties, high costs, lack of sample data and so on, lead to some uncertainty variable information is scarce, unable to establish the probability model of the exact distribution, due to insufficient information caused by cognitive uncertainty. At the same time complex products to the random variables, interval variables, coupling interval variables and different confidence distribution interval variables and other variables. This makes the calculation efficiency of the traditional reliability analysis method of random variables or not applicable or lower consideration only. Therefore, this paper based on the complex product cognitive uncertainty and random uncertainty coexist, analysis method of complex product reliability research under uncertainty, a hybrid reliability of complex product cognition the deterministic analysis model, put forward efficient numerical method for hybrid reliability analysis. The results are summarized as follows : (1) mixed reliability interval and random variable analysis model is established to solve the calculation efficiency of double coupled optimization problems caused by the problem of low, the double coupling problem is transformed into a sequence of optimization problems, and puts forward the calculation of an efficient numerical method. The probability sequence analysis of optimization problems. A robust iterative algorithm; in interval analysis, the gradient projection algorithm based on a new two stage algorithm of interval analysis. The first stage for the treatment of the limit state function for interval variables monotonous, second stage by using the gradient projection method with non monotone decomposition sequence. Analysis of interval optimization problems and put forward the algorithm improves the calculation efficiency of reliability analysis, solves the problem of low efficiency and reliability analysis of mixed interval random variables. (2) for coupling interval variables and random variables. Condition, ellipsoid model based on hybrid reliability analysis model, this paper proposed a hybrid method for the reliability analysis method of single layer conversion based on high dimension model. In the high dimensional model representation, using a solution of maximum probability two order moment algorithm reference point, using polynomial approximation model the limit state function of the random variable and the coupling interval variable sub model is established based on the sampling method. To solve the sub model of limit state function on limit coupling interval variables in multi domain ellipsoid model based on the value of the upper and lower limits and finally solve the failure probability by Monte Carlo method. The original number of single solution of limit state function after conversion to calculate failure probability of the upper and lower limit only need to call a little, to improve the computational efficiency and hybrid reliability analysis. (3) consider different confidence interval variables, uncertainty and random order two Variable, evidence theory of three kinds of hybrid reliability uncertainty variable model was established. Based on the analysis put forward an efficient method of single hybrid reliability. In order to solve the double coupled optimization problem, KKT analysis using interval, double coupling optimization problem into a single optimization problem. To solve the conditions caused by KKT stability and convergence difficulties, single hybrid reliability analysis model using a smooth function to handle KKT constraints. The model simplifies the different confidence interval variable analysis of single hybrid reliability, reliability analysis of random variables and two order under uncertainty, double decomposition optimization, improve the computational efficiency. (4) the product of metal complex the driven wheel cutting band sawing machine, sawing machine bed and components for the application of the research object, display and verify the reliability of the proposed hybrid The method is feasible and efficient. According to the three parts of the cognitive uncertainty variables and random uncertainty variables, respectively analysis of hybrid reliability interval is proposed in this paper, and the random variable method based on hybrid reliability analysis method and different confidence intervals and mixed random variable and random variable coupling interval reliability analysis method of the implementation of the reliability analysis and calculation. And the existing hybrid reliability analysis method of the limit state function call number comparison, analysis and calculation method of high efficiency hybrid reliability is proposed in this paper. The calculation results by Monte Carlo method for reference, analysis and calculation method of high precision hybrid reliability is put forward.

【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB114.3

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本文編號：1517307