基于區(qū)間分析的機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計

摘 要：為了對機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化進行分析，在此過程中需要考慮到的因素不僅包含穩(wěn)健性，離散型和公差約束也是重要的永祥要素之一。本文將通過數(shù)學(xué)建模的分析及對其特點的研究達(dá)成設(shè)計框架及流程的導(dǎo)出，并以實例研究的方式對其進行證明。

關(guān)鍵詞：區(qū)間分析；機械結(jié)構(gòu)；穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）36-0046-01

1 機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計意義及過程

1.1 機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計意義

在對機械結(jié)構(gòu)進行設(shè)計優(yōu)化的過程中，大量的因素會對結(jié)果產(chǎn)生影響，其中材料的特性、尺寸、負(fù)載值都是影響因素。與其相對的材料質(zhì)量特性也有兩類的影響因素構(gòu)成，可以劃分為可控因素與不可控因素?？煽匾蛩刂傅氖遣牧系目陀^參數(shù)例如種類、尺寸等，而不可控因素則是人為對其進行控制存在困難的因素，即使能夠控制也會存在一定的困難或花費大量的成本[1]。

1.2 機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計過程

機械就夠穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計可以分為三項，首先通過連續(xù)型設(shè)計變量來達(dá)成對設(shè)計結(jié)果進行優(yōu)化的目的。其次對尺寸進行優(yōu)化，次步驟需在連續(xù)型設(shè)計變量之后完成將設(shè)計結(jié)果進行圓整后在使用尺寸系列會經(jīng)驗值進行進一步的計算。其中需要獲取的數(shù)值包括最近值、最近最大值、最近最小值[2]。

2 基于區(qū)間分析的機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型

2.1 函數(shù)穩(wěn)健性

3 基于區(qū)間分析的機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計

3.1 穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計求解

通過上文當(dāng)中的數(shù)據(jù)模型進行分析，能夠?qū)⑵渲械牟淮_定因素轉(zhuǎn)化為確定性問題，通過這樣的形式優(yōu)化后的模型出現(xiàn)多個目標(biāo)且非線性的情況。在這當(dāng)中可以通過使用罰函數(shù)來進行無約束優(yōu)化的手段將其結(jié)構(gòu)變得更加簡單，且能夠?qū)⑵淝蠼饴实玫教岣摺?/p>

3.2 穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計框架

在其設(shè)計框架方面，其顧客根據(jù)上文當(dāng)中數(shù)學(xué)模型進行導(dǎo)出，發(fā)現(xiàn)其框架可分為兩種不同的形式，正如前文提到的連續(xù)型穩(wěn)健優(yōu)化和離散型穩(wěn)健優(yōu)化，其兩種不同的形式也可被視為兩個不同的階段。其具體流程見圖1。

由圖1信息及上文數(shù)字模型可以推出在連續(xù)型實際變量優(yōu)化中當(dāng)遺傳操作能夠產(chǎn)生下一種群是則向上返回至加權(quán)法對單雙目標(biāo)的優(yōu)化過程中這一過程至達(dá)到最大迭代次數(shù)后終止，以此達(dá)成設(shè)計變量的化解，否則向上返回值隨機抽取過程。

4 實例驗證

本文列舉實例為在機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計當(dāng)中最為常見的懸臂梁，優(yōu)化懸臂梁需要滿足其強度與剛想，還要在此程度上將其造價控制在最低，體積控制在最小情況。其具體優(yōu)化情況見表1。

由此可知本文當(dāng)中提出的方法在實際應(yīng)用當(dāng)中有著較好的結(jié)果，但由于其有著較高的約束性，因此為了在最大程度上提高穩(wěn)健性則需對部分的目標(biāo)函數(shù)作出犧牲。

5 結(jié) 語

通過本文的論述，對積雪結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計結(jié)果進行分析，同時對其公差等方面因素進行考量，構(gòu)建了隔離的體系及框架，希望為機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計作出一定貢獻(xiàn)，提高工程適用程度。

參考文獻(xiàn)

[1]陳 靜，吳振揚，王文博，閆 昊.基于區(qū)間分析的機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2017（02）：41～44+49.

[2]李永華.穩(wěn)健可靠性理論及優(yōu)化方法研究[D].大連理工大學(xué)，2006.

收稿日期：2018-11-11

作者簡介：張禎晨（1997-），甘肅鎮(zhèn)原人，本科，研究方向為機械結(jié)構(gòu)。