稳健性设计

摘要： 针对桩基模型参数存在不确定性的问题,提出一种桩基模型参数反演识别方法.以测点和敲击点作为噪声因素,综合考虑模型中不同测点和敲击工况下加速度响应对反演结果的影响,利用多信息融合方法将多个评分值融合成唯一的参数反演识别目标响应值.研究结果表明:利用本研究方法得到的反演曲线与仿真曲线拟合良好.本研究为桩基模型参数反演识别提供了一定的借鉴.

摘要： 采用增材制造工艺制备结构件时,较差的成型精度和表面粗糙度会导致结构表面层异质,引起表面层厚度的不确定性.为了研究不确定性对拓扑优化结构性能的影响,进而获得对不确定性具有更低敏感性的结构构型,提出了考虑结构表面层厚度不确定性的稳健性拓扑优化方法.首先,采用一种基于腐蚀操作的表面层识别技术,通过基于Helmholtz偏微分方程的PDE光滑过滤和基于Heaviside过滤、tanh函数的离散映射两个过程实现表面层异质等效模型的建立.其次,将表面层厚度作为服从高斯分布的随机变量,基于摄动有限元方法开展了不确定性传播的分析和系统随机响应的预测;以结构柔顺性均值和标准差的加权和作为优化目标,建立了考虑表面层厚度不确定性的拓扑优化模型,并推导了目标函数关于设计变量的敏度.最后,通过数值算例验证了该方法的有效性.数值结果表明,在设计过程中考虑表面层厚度不确定性对结构性能的影响,可以得到具有更强抵抗不确定性能力的结构构型,有效提升了结构性能的稳健性.

摘要： 为提高驱动桥壳的轻量化水平和道路行驶疲劳可靠性,对驱动桥壳进行6-Sigma稳健性多目标轻量化设计.首先,建立驱动桥壳的虚拟台架仿真模型,并进行垂直弯曲刚性和垂直弯曲静强度的仿真分析,将仿真得到的桥壳本体各测点变形量和关键受力点应力值与试验结果进行对比,以验证桥壳虚拟台架仿真模型的可信性.其次,建立驱动桥壳的最大垂向力仿真模型,结合耐久性强化路面下驱动桥壳板簧座处的垂向载荷谱,基于名义应力法,对驱动桥壳进行了道路行驶工况下的疲劳寿命分析.然后,选取驱动桥壳本体各截面壁厚为设计变量,基于熵权法和TOPSIS (Technique for Ordering Preferences by Similarity to Ideal Solution,TOPSIS)方法研究各壁厚变量对桥壳综合性能的影响.结合RBF (Radial Basis Function,RBF)近似模型和NSGA-Ⅱ算法(Elitist Nondominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-Ⅱ)对驱动桥壳进行基于疲劳寿命的多目标确定性轻量化设计,获取Pareto最优解集,选取桥壳的优化方案.最后,基于蒙特卡罗模拟抽样方法和微存档遗传算法(AMGA)对驱动桥壳进行了多目标6 Sigma稳健性轻量化设计,得到桥壳稳健性优化方案.研究结果表明:稳健性优化后,驱动桥壳本体的疲劳寿命降低了12.3％,但和初始结构的疲劳寿命相比,仍提升了117％;桥壳本体疲劳寿命正态分布的标准方差下降了72.1％,说明桥壳本体的疲劳可靠性得到了大幅提升;桥壳本体的质量升高了1.8％,但和优化前的桥壳原结构相比,仍实现减重5.9％.

摘要： 为改善冷却系统性能,基于某原型车的试验结果建立了一维仿真模型.应用田口方法进行冷却系统稳健性设计,结合工程成本和周期因素得到最佳改制方案,并对改制方案中节温器内部流道阻力进行CFD仿真优化和试验验证,管道流阻降幅达到75％.整车热平衡试验结果显示改制方案中散热器冷却液流量提升39.3％,发动机出水温度从原方案115°C降至111°C,水温仿真误差为0.36％,仿真与试验值具有很好的吻合度.试验结果表明,运用田口方法结合计算机仿真分析,能够以较少的试验组合得到各可控因子影响特性、预测最佳化的趋势,为系统设计提供高效和可靠的低成本改制方案.

摘要： 汽车主动安全性的操稳性日受重视,可运用Adams、Isight和Matlab等进行优化提升.文章首先在Adams软件中建立虚拟样机并进行操稳性试验;其次,利用Matlab程序对样机的性能进行评价或绘图;然后,在Isight中集成Adams/Car和Matlab软件,建立自动运行的试验与优化工作流程;之后,用灵敏度分析筛选出主要设计变量,并利用这些主要的设计变量进行优化设计和稳健性设计,可以得到优化瞬态性能的解决方案;最后,对比优化前后的评分结果和失效概率,总结了经验并给类似的工程问题提供一种优化策略.

摘要： 考虑到目前压力油封理论研究较少,本文基于有限元法建立了油封的二维轴对称接触分析模型,采用田口方法,在中低压工况下研究了油封的几个关键设计参数对其接触特性及稳定性的影响.结果表明:缩减油封腰长,增大腰厚,降低过盈量或增大大气侧夹角均可有效缩小接触宽度、提高密封区域稳定性;增大油封腰部厚度,降低过盈量,加大弹簧槽与唇口的距离,减小弹簧劲度系数皆能有效降低油封径向力、减小径向力的波动.通过合理设计油封唇部结构,可提高油封耐压性,使油封在压力场合中更稳定、可靠运行.

摘要： 设置合理的死区时间是保证LLC谐振变换器实现零电压开通(ZVS)的重要环节。实际工程应用中,由于加工工艺分散性等原因,谐振槽元器件参数值会存在一定的波动,导致同一批次产品的理论死区时间范围不尽相同且难以确定,从而无法保证批量产品实现软开关性能的一致性。文章首先对ZVS型LLC谐振变换器的死区时间设置范围进行理论推导和分析;然后采用以正交设计、信噪比分析方法为基础的田口设计方法对LLC谐振参数的中心值和容差进行了基于死区时间上下限范围的稳健性优化设计;最后,通过蒙特卡洛方法产生大量虚拟样本对设计结果进行了仿真验证。结果表明,优化后的谐振参数设计方案大大降低了结电容放电时间和谐振电流反向时间的波动分散性,加大了死区时间选择的窗口裕度,提高了该型LLC谐振变换器在全负载范围内实现软开关性能的一致性能力。

摘要： 以双动压力机传动机构为对象,开展该机构运动学分析,基于滑块位移波动量对运动可靠性展开理论分析与实例论证,针对机构参数对连杆机构压力机性能的影响开展可靠性分析和稳健性设计.在分析和设计过程中,阐述了连杆机构的目标函数和约束条件.建立了以目标函数作为机构滑块位移波动最小值的可靠性和稳健性设计模型.通过数值计算实例可知,稳健性设计比确定性设计更能有效的控制连杆机构输出位移波动量的平均值和标准方差,减少不确定性因素对连杆机构输出位移波动量的干扰,极大地提高运动机构的可靠性和稳健性.

摘要： 航空发动机是由多构件、多界面组成的复杂结构系统。结构稳健性指的是在构件之间的界面上实现结构和力学特性的匹配协调,降低产品对外界环境及载荷的敏感性和分散度,使产品的结构能够承受和抵抗各种复杂的载荷变化而不出现结构失稳甚至失效,使产品更加可靠。

摘要： 针对模具开发中冲压件的起皱和破裂等缺陷,提出采用基于成形性评价函数的拉延工艺优化和稳健性设计来提高数值模拟预测的精度和准确性.以前隔板为研究对象,采用中心复合实验设计来优化成形工艺参数,试验中的优化目标为最大减薄率和构建的破裂趋势函数、起皱趋势函数和安全区域比函数,然后采用多目标优化方法寻求最优的工艺参数组合.此外,提出在数值模拟中考虑实际情况的不稳定因素和噪音因素,考虑实际因素波动对数值模拟结果的影响.文中主要考虑了材料的屈服强度、各向异性指数、摩擦系数、压边力、板料厚度、板料尺寸和板料定位位置的波动对前隔板拉延成形的影响,对其进行工艺稳健性分析,为实际试模提供依据.

摘要： 本文以电连接器斜线簧接触件为研究对象,利用建模软件Solidworks对该型接触件进行参数化建模,通过Solidworks与Abaqus的协同仿真对接触电阻进行数值模拟.通过改变接触件的尺寸参数,分析了线簧丝直径、线簧丝倾角和插针直径等尺寸参数对接触电阻的影响规律,确定了影响接触电阻的关键参数.利用稳健性设计原理,对斜线簧接触件的关键参数进行参数设计和容差设计,确定了设计参数中心值的最优组合和容差最佳分配方案.为该型接触件的设计和结构优化提供参考.

摘要： 制动尖叫具有频率高(1kHz～16kHz)、强度大(60～120dB)的特性,会导致严重的环境噪声污染,进而造成巨额的经济损失.当前对于制动尖叫的研究,大都基于确定性假设,且未对制动尖叫的时变性特征进行研究.缺乏对于制动尖叫不确定性与时变性的研究制约了人们对制动尖叫机理的认识与对制动尖叫抑制方法的研究.本项目旨在研究制动尖叫时变性与不确定性的产生机理与仿真方法,并建立面向对象的制动尖叫稳健型设计方法.通过试验研究了制动尖叫的时变性与不确定性，并运用复特征值分析法研究了摩擦系数和切向/法向接触刚度对摩擦振动时变性的影响，分别运用集总参数模型、有限元模型与连续体模型进行瞬态仿真，进一步分析了盘的表面形貌与摩擦振动时变性之间的关系，对制动尖叫控制具有指导作用。建立集总参数模型，推导了系统产生不稳定模态祸合的条件，并分满足模态耦合条件、满足临界模态耦合条件和不满足模态祸合条件3种情况分析了模态耦合理论与能量馈入理论之间的关系。运用摄动法推导了二自由度系统随机复特征值的摄动表达式及其概率密度函数与主要统计量的解析表达式，从理论上解释了尖叫不确定性传播机理与参数支配机制，为稳健性设计提供了指导。采用田口方法进行了参数确定性假设条件下的制动尖叫稳健性设计，采用随机模型法进行了考虑参数的随机性的稳健性设计，两种方法均对实际制动器的设计制造过程具有指导意义。

摘要： 汽车轻量化作为缓解能源危机和环境污染的一个重要途径成为汽车工业的研究热点.轻量化设计不是盲目减重,而是在保证汽车安全性能的前提下最小化车重的优化设计.在结合轻量化和耐撞性的优化设计中,响应面模型作为具有较高保真度的有限元模型替代得到了广泛运用.然而响应面模型会引入模型偏差等附加的不确定性源,为了得到具有稳健性的预测结果,有必要对响应面模型进行偏差修正.本文提出了基于统计贝叶斯推断的模型外推方法,同时完整阐述了在不确定性环境下进行随机偏差修正的模型外推以及稳健性设计优化流程.通过对某NCAP正碰白车身仿真模型的参数优化,得到了稳健优化解.由稳健优化解与传统确定性优化结果对比可知,稳健优化结果不仅能较好满足轻量化和耐撞性设计要求,同时也使得其性能的稳健性大幅提高。

摘要： 在动力总成悬置的开发过程中,悬置支架分析计算满足设计要求,但台架和路试中却出现断裂的情况时有发生,紧固件是影响其计算精度的重要因素之一.通过有限元法研究紧固件安装顺序对发动机悬置仿真精度的影响;通过六西格玛方法研究紧固件的稳健性设计对发动机悬置仿真精度的影响;基于所得出的结论对悬置支架进行方案优化,并对优化后的结果进行仿真和试验验证,结果表明在发动机悬置的设计中夹紧力对仿真精度有重要影响.对采用六西格玛设计的最小紧固件加紧力进行仿真计算是一种最稳健的设计.

摘要： 本文通过一个厚壁压力容器抗脆断设计的例子，阐明了确定性设计、可靠性设计和基于可靠性的稳健性设计三种设计方法的基本概念和求解思路，并在可靠性设计的框架内比较了两种稳健性准则。结果表明，在随机变量的统计特性(均值和标准差)精度良好的条件下，用可靠性设计来考虑不确定偏差是最好的，并且对于抵抗均值附近的波动而言，可靠性设计的结果也是最稳健的。

摘要： 针对高速转子中止口连接结构的力学稳健性设计需求,提出接触面分布系数、接触应力、弹塑性变形能和接触面摩擦功四个稳健性评估参数及计算方法.针对原型止口连接结构,通过力学特性计算和稳健性评估,指出了原结构的设计不足,并获得了各参数对止口界面接触状态的影响规律,利用容差模型法对止口进行了优化设计,为转子止口连接结构的稳健性设计提供理论与数据支撑.

摘要： 公理化质量过程综合运用公理化设计、6σ设计及稳健性设计等的理论，减少或避免影响产品质量和可靠性的两类设计缺陷即概念缺陷和使用缺陷，放行一个健壮的产品设计，使所有的性能要求满足6σ质量水平，同时强调好的设计决策从前到后的重要性。本文介绍了公理化质量过程的基本要素和技术路线。

摘要： 针对在轨航天器上大型柔性附件的热-动力学耦合系统,并考虑到存在非确定性因素影响,本文发展了一种基于Kriging 代理模型的稳健性优化方法来抑制大型柔性航天结构热-动力学响应.该方法首先通过一个自适应过程来构造出反映热-动力学耦合系统输入变量与输出响应之间近似关系的Kriging 代理模型.然后基于此代理模型,采用蒙特卡罗或摄动随机有限元方法计算结构响应的均值和标准差.最后利用均值和标准差构造出一个双目标优化问题,通过给出Pareto 意义下的最优化解来达到稳健性优化设计的目的.

摘要： 针对在轨航天器上大型柔性附件的热-动力学耦合系统,并考虑到存在非确定性因素影响,本文发展了一种基于Kriging 代理模型的稳健性优化方法来抑制大型柔性航天结构热-动力学响应.该方法首先通过一个自适应过程来构造出反映热-动力学耦合系统输入变量与输出响应之间近似关系的Kriging 代理模型.然后基于此代理模型,采用蒙特卡罗或摄动随机有限元方法计算结构响应的均值和标准差.最后利用均值和标准差构造出一个双目标优化问题,通过给出Pareto 意义下的最优化解来达到稳健性优化设计的目的.

摘要： 本发明涉及一种光伏电池的稳健性优化设计方法，首先建立确定性优化模型，运用蒙特卡洛法求解确定性优化模型，得到优化目标最大输出功率值及其对应的设计变量值，再将确定性优化得到的设计变量值作为稳健优化设计变量均值的初始点，再用蒙特卡洛法求解稳健优化模型，得到设计变量均值，根据求得的设计变量均值选取光伏构件对应合适的材料和制作工艺，实现光伏电池的稳健优化设计。本发明提高了光伏电池输出的稳定性和可靠性。

摘要： 本发明公开了一种热风再流焊工艺的稳健性与可靠性综合优化设计方法，包括建立热风再流焊工艺仿真模型，得到工艺参数与焊点温度曲线之间的对应关系，并将工艺参数和焊点温度曲线进行参数化；以焊点的热疲劳寿命作为可靠性评价指标，优化热疲劳寿命至最大的同时进行稳健性优化设计，以焊点的峰值温度、超液相线时间、冷却速率、加热因子、升温速率和保温时间工艺性能参数作为稳健性评价指标，将其作为综合优化设计的约束条件；建立响应面代理模型；对代理模型进行确定性优化；最后采用自适应响应面优化方法，对代理模型进行稳健性与可靠性综合优化设计，以6σ为设计准则，迭代计算，最终得到一组最为稳健和可靠的工艺参数。

摘要： 本发明提供了一种超材料隔振器的序贯稳健性优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤1：获得高精度分析模型和两个不可分层级的低精度分析模型；并获取初始高精度设计样本点与初始低精度设计样本点；步骤2：通过高精度分析模型和两个低精度分析模型分别获得对应设计样本点处的响应；步骤3：构建变可信度近似模型；步骤4：最大化目标函数和约束条件协同更新准则进行稳健性优化；步骤5：判断稳健性优化设计过程是否收敛；若收敛则执行步骤6，若不收敛则更新样本点集合，并跳转至步骤2，重复步骤2—5；步骤6：输出超材料隔振器稳健性优化问题的最优解。

摘要： 本发明涉及一种车内噪声稳健性优化设计方法和存储介质，车内噪声稳健性优化设计方法包括以下步骤：确定稳健性优化设计相关参数，搭建内饰车身和声腔有限元模型，车内噪声有限元仿真分析，板件贡献量分析，试验设计，构建双响应面代理模型，搭建车内噪声稳健性优化设计数学模型，稳健性优化，选取最优解。存储介质存储有一个或多个计算机可读程序，一个或多个所述计算机可读程序被一个或多个控制器调用执行时，能实现车内噪声稳健性优化设计方法的步骤。本发明减轻或消除了优化迭代时间长和研发后期设计变更的风险大的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于随机场模型的材料不确定性结构稳健性拓扑优化设计方法，该方法将材料随机场模型与确定性拓扑优化模型结合，建立考虑弹性模量随机场的拓扑优化模型，再采用SIMP法进行稳健性拓扑优化得到稳健性设计结构。本发明考虑了具有空间分散特征的不确定性参数对拓扑优化的影响，采用蒙特卡罗法描述不确定性参数条件下结构的随机响应，并开发了非侵入式随机有限元方法将不确定性参数随机场的模拟与确定性有限元分析分别独立进行，便于修改模型数据以及利用Fortran程序进行有限元分析的批量计算，提高了计算效率且计算精度较高。

摘要： 本发明提供一种基于代理模型的再流焊焊接工艺参数稳健性设计方法，涉及再流焊焊接工艺设计领域，包括步骤：确定用于代理模型设计的关键因子；设置所述关键因子开展稳健性设计的噪声变量波动范围；选择印制板上对温度变化最敏感和最不敏感的焊点的加热因子作为稳健性设计目标；根据所述关键因子及所述关键因子开展稳健性设计的噪声变量波动范围构建代理模型；对代理模型进行精度校验；若满足精度要求，则验证代理模型的稳健性；若稳健性达到设计目标，则解算代理模型，输出稳健性设计解。本发明有益效果：保证再流焊焊接稳健性的同时，降低再流焊焊接工艺参数设计的复杂度，缩短再流焊焊接工艺参数设计时间。

摘要： 本申请属于航空设计技术领域，特别涉及一种飞机重量重心稳健性设计方法。该方法包括调用重量重心估算数据库中的重量重心评估数据；按重量重心总目标分配各部件、系统的重量重心指标；然后开展重量与重心的容差与方差的分析；进行各部件、系统重量重心偏差对空机重心的影响分析；基于不同的重量重心偏差范围，当空机重量重心服从不同的概率分布时，分析不同范围重量重心的实现概率以及相应的偏差系数；在此基础上，确定重量重心目标实现的可行性和设计的稳健性，并可分析调整重量重心目标或采取具体的重量重心控制措施以减小重量重心偏差，增强目标实现的精准度。

摘要： 本发明涉及一种汽车发动机气门油封泄漏量稳健性设计方法，包括:S1，进行P图分析，确定相关参数；S2，进行DOE设计，得到第一气门油封设计参数样本数据；再处理得到第一气门油封机油泄漏量结果；再进行贡献量分析，再基于贡献量分析结果筛选重要控制因子；S3，基于重要控制因子，增加DOE设计水平数，重新开展DOE设计，得到第二气门油封设计参数样本数据，再处理得到第二气门油封机油泄漏量结果；S4，建立径向基函数近似模型；S5，检验径向基函数近似模型的精度，若满足精度，则执行S6，若不满足精度，则返回S3，将设计水平数加1，重新DOE设计分析；S6，进行气门油封泄漏量稳健性优化分析，得到满足气门油封泄漏量稳健性优化要求的重要控制因子参数值。

摘要： 本发明公开了燃气轮机热部件寿命稳健性的设计方法，具体涉及燃气轮机技术领域，包括步骤S1：采用流‑热‑固耦合分析方法获得温度场，并采用瞬态有限元分析方法获得燃机起机到停机过程中热部件考核点的循环应力‑应变曲线；步骤S2：采用响应面法建立热部件的低循环疲劳寿命代理模型；步骤S3：设定热部件的稳健性设计变量，建立低循环疲劳寿命的分位数优化模型和约束条件；步骤S4：采用SPEA‑II多目标优化算法对分位数优化模型进行求解，得到目标函数值。本发明在燃气轮机热部件的设计阶段，可在较大的设计空间中寻找使热部件寿命具有稳健性的设计变量，提高了热部件的设计寿命，减少了在整个生命周期中的维修成本。

摘要： 本发明公开了一种抗滑桩加固堆积层滑坡稳健性优化设计的方法，其特征在于，其包括以下步骤：定义抗滑桩加固堆积层滑坡系统，并将其输入参数划分为设计参数和噪声因素；建立抗滑桩的设计空间；量化噪声因素的不确定性；计算满足安全性要求的所有可行设计的稳健性指标和工程造价；获取优化设计和最优设计。本发明基于岩土工程稳健性设计原理，将影响土石混合体力学参数的因素视为噪声因素，通过调整抗滑桩的设计参数，使得抗滑桩加固堆积层滑坡整体安全系数对噪声因素的变化不敏感，同时又满足安全性要求和经济性要求。