設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)及結(jié)構(gòu)可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)研究

李中華

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，企業(yè)對(duì)于設(shè)計(jì)方案有著更高的要求。新的設(shè)計(jì)理念受到了研究人員的廣泛關(guān)注。而對(duì)于設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)過(guò)程對(duì)于工程的實(shí)施有著非常重要的作用。機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)受到了很多因素的影響。通過(guò)對(duì)于這些因素的分析對(duì)于研究機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性有著非常重要的意義。筆者通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)理念以及可靠性靈敏度的分析來(lái)研究設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)和結(jié)構(gòu)可靠性穩(wěn)健的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：鞍點(diǎn)逼近；靈敏度；可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)TH12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)2095-6363（2016）06-0132-01

隨著我國(guó)科技的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品的性能和可靠性越來(lái)越受到人們的重視。機(jī)電產(chǎn)品的高性能的作用適應(yīng)了各個(gè)領(lǐng)域的需求。這不斷的促進(jìn)了我國(guó)設(shè)計(jì)方案的發(fā)展，提高了企業(yè)在國(guó)際中的競(jìng)爭(zhēng)力。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)方案的確認(rèn)，其次是設(shè)計(jì)理論的作用。人們對(duì)于設(shè)計(jì)理論的重視使得機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性的新理論不斷被人們所提倡。結(jié)構(gòu)可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)主要包含了所要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的性能、可靠性等。這對(duì)于研究機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性穩(wěn)健具有非常重要的價(jià)值。

1.灰色理論及信息公理的概述

設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中有著非常重要的作用。傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法具有一定的人為性，在一定程度上影響了設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)的客觀性。在本文中，筆者通過(guò)對(duì)灰色理論和信息公理的概述來(lái)提高設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)的客觀性。這種方法使得設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)具有了一定理論依據(jù)，提高了設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)的效率。

1.1灰色理論的概述

灰色理論是由學(xué)者鄧聚龍創(chuàng)建的并且灰色理論主要闡述了部分信息已知。在灰色理論中，通過(guò)白化權(quán)函數(shù)可以將觀測(cè)對(duì)象進(jìn)行分類(lèi)。這些類(lèi)別都具有多個(gè)特征。白化權(quán)函數(shù)主要分為灰數(shù)的白化權(quán)函數(shù)和典型的白化權(quán)函數(shù)。在設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)中，灰色的白化權(quán)函數(shù)能夠?qū)δ：畔⑦M(jìn)行處理，之后再進(jìn)行量化，達(dá)到模糊描述的目的。而典型的白化權(quán)函數(shù)根據(jù)目標(biāo)灰數(shù)的內(nèi)涵特征又可以分為上類(lèi)白化權(quán)函數(shù)、中類(lèi)白化權(quán)函數(shù)和下類(lèi)白化權(quán)函數(shù)。

1.2信息公理的概述

信息公理通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)價(jià)值的定量分析來(lái)選取最好的設(shè)計(jì)方案。在信息公理中，如果實(shí)際的評(píng)價(jià)不再設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，那么設(shè)計(jì)方案將不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。通過(guò)信息公理的描述，最好的設(shè)計(jì)方案的信息含量將是最小的。信息公理的引用為設(shè)計(jì)方案提供了很好的評(píng)價(jià)。決策者可以通過(guò)信息公理對(duì)于各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行規(guī)范化的處理，使設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)過(guò)程更加的科學(xué)化。這在一定程度上為設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)提供了有利的依據(jù)。

2.基于鞍點(diǎn)逼近的可靠性靈敏度分析

結(jié)構(gòu)的可靠性穩(wěn)健的設(shè)計(jì)已經(jīng)深入到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)階段。結(jié)構(gòu)的不確定性因素往往影響著結(jié)構(gòu)的可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)的分析。因此，可靠性靈敏度設(shè)計(jì)在實(shí)際的可靠性分析中顯得尤為重要。目前，結(jié)構(gòu)可靠性靈敏度設(shè)計(jì)有著非常快速的發(fā)展。國(guó)內(nèi)外的大量學(xué)者都提出了關(guān)于結(jié)構(gòu)的可靠性靈敏度設(shè)計(jì)的分析方法。而將鞍點(diǎn)逼近理論引入到可靠性靈敏度的分析中有著非常重要的意義。這種方法提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度，使得結(jié)構(gòu)的可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)更加的精確。

2.1鞍點(diǎn)逼近理論

鞍點(diǎn)逼近理論通過(guò)矩生產(chǎn)函數(shù)、線(xiàn)性極限狀態(tài)函數(shù)的利用，獲得了密度函數(shù)的近似值。在早期的復(fù)變函數(shù)中也應(yīng)用到了鞍點(diǎn)逼近理論。目前，由于設(shè)計(jì)方案中的數(shù)據(jù)的缺少，鞍點(diǎn)逼近理論主要被應(yīng)用與小樣本情況中，提高了計(jì)算的效率，改善了結(jié)構(gòu)的可靠性和靈敏度。鞍點(diǎn)逼近理論提高了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率和效率，提高了結(jié)構(gòu)可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)的精確度。

2.2鞍點(diǎn)逼近的可靠性靈敏度分析

研究人員通過(guò)對(duì)鞍點(diǎn)逼近理論和可靠性設(shè)計(jì)理論的有效結(jié)合，提出了基于鞍點(diǎn)逼近的可靠性靈敏度分析的方法。首先，可靠性靈敏度的分析方法對(duì)于結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計(jì)和可靠度的校驗(yàn)具有一定的作用。其次，對(duì)于結(jié)構(gòu)的可靠度，可靠性靈敏度的分析方法不僅能夠滿(mǎn)足人們對(duì)于數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)的要求，還能夠提高數(shù)據(jù)的計(jì)算效率。在計(jì)算過(guò)程中，如果可靠性靈敏度的數(shù)值較大則會(huì)更加的精確，如果數(shù)值過(guò)小，則會(huì)提高數(shù)據(jù)的計(jì)算效率。

3.基于靈敏度附加目標(biāo)函數(shù)可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1基于隨機(jī)攝動(dòng)法的優(yōu)化設(shè)計(jì)思想

在對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性穩(wěn)健的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員能夠通過(guò)設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)得到結(jié)構(gòu)的可靠度。設(shè)計(jì)人員通過(guò)隨機(jī)攝動(dòng)法能夠減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的計(jì)算的工作量，提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率。這種方法提高了結(jié)構(gòu)可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)的正確性，使得結(jié)構(gòu)更加的穩(wěn)定和安全。

3.2基于靈敏度附加項(xiàng)的可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

結(jié)構(gòu)可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法是將可靠性設(shè)計(jì)和穩(wěn)健設(shè)計(jì)相結(jié)合的一種設(shè)計(jì)方法。基于靈敏度附加項(xiàng)的可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)理論是通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。這種方法在一定程度上使得結(jié)構(gòu)可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)理論有了一定的發(fā)展，擴(kuò)展了結(jié)構(gòu)可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)理論的使用范圍。

4.載車(chē)臺(tái)結(jié)構(gòu)的可靠性靈敏度分析

4.1新型立體車(chē)庫(kù)載車(chē)臺(tái)設(shè)計(jì)

對(duì)于新型立體車(chē)庫(kù)載車(chē)臺(tái)而言，研究人員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須考慮到加工和存取車(chē)等的因素。因此，研究人員通過(guò)采用各種技術(shù)設(shè)計(jì)出了旋轉(zhuǎn)式立體車(chē)庫(kù)，提高了結(jié)構(gòu)的可靠性和可靠度。這種設(shè)計(jì)的成本較低，占地面積少，節(jié)約了大量的土地資源。另外，旋轉(zhuǎn)式立體車(chē)庫(kù)的結(jié)構(gòu)比較的新穎，能夠有效的增加停車(chē)位，提高了車(chē)位的利用率。因此，這種旋轉(zhuǎn)式立體車(chē)庫(kù)比較適合應(yīng)用于停車(chē)較多的區(qū)域，包括商場(chǎng)、旅游地區(qū)等。

4.2載車(chē)臺(tái)的可靠性靈敏度分析

載車(chē)臺(tái)的可靠性靈敏度更加的準(zhǔn)確，減少了設(shè)計(jì)過(guò)程中的計(jì)算量，提高了設(shè)計(jì)的效率。由于載車(chē)臺(tái)的可靠性靈敏度分析方法對(duì)于隨機(jī)變量沒(méi)有更多的要求，因此，載車(chē)臺(tái)的可靠性靈敏度的設(shè)計(jì)更加的符合實(shí)際情況，使得設(shè)計(jì)結(jié)果更加的科學(xué)化。載車(chē)臺(tái)的可靠性靈敏度的分析方法也適合于其他機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)。因此，載車(chē)臺(tái)的可靠性靈敏度的分析方法具有一定的參考價(jià)值。

5.結(jié)論

綜上所述，隨著我國(guó)社會(huì)的發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域都有著日新月異的提高。我國(guó)企業(yè)對(duì)于設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)及結(jié)構(gòu)可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)有著更高的要求。目前，設(shè)計(jì)人員將灰色理論和信息公理引入到了設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)和結(jié)構(gòu)可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)中，并且通過(guò)將鞍點(diǎn)逼近理論與可靠性靈敏度有效的結(jié)合，提高了結(jié)構(gòu)可靠性穩(wěn)健優(yōu)化的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)載車(chē)臺(tái)結(jié)構(gòu)的實(shí)例分析，研究人員發(fā)現(xiàn)這些方法的引入使得設(shè)計(jì)人員能夠選擇出更好的優(yōu)化方案，促進(jìn)了結(jié)構(gòu)的可靠性穩(wěn)健的設(shè)計(jì)，提高了我國(guó)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的發(fā)展。