基於時變不確定性分析的複雜機械系統多學科設計最佳化

《基於時變不確定性分析的複雜機械系統多學科設計最佳化》是依託電子科技大學,由許煥衛擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於時變不確定性分析的複雜機械系統多學科設計最佳化
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：許煥衛

項目摘要

不確定性分析是複雜機械系統多學科最佳化設計的難點之一。而時變不確定性則是影響複雜機械系統在服役期內功能特性的主要原因。本項目針對複雜機械系統設計的時變不確定性，結合多學科、多目標、多耦合、多約束等設計特徵，以某一典型複雜機械系統為套用對象，基於不精確理論、貝葉斯理論和馬爾科夫鏈分析，研究在高度耦合、非線性回響以及計算複雜的設計環境下時變不確定性的來源、類型、傳播、量化等共性問題；並以此為基礎，研究時變不確定性條件下的多學科敏感度分析、動態可靠性評估與預測，最終建立能夠有效處理時變不確定性且具有較高效率的多學科最佳化設計方法體系。該項目對拓展不確定量化理論、豐富和完善複雜機械系統的多學科分析與設計方法，縮短產品設計周期、提高產品設計質量具有實際套用價值。

結題摘要

現代複雜機械系統是一種結構複雜、功能需求多、性能指標要求高的產品，在保證高可靠性的前提下實現滿足用戶複雜功能和性能要求的產品設計方案是一個極其困難的問題。不確定性分析是複雜機械系統多學科最佳化設計的難點之一。而時變不確定性則是影響複雜機械系統在服役期內功能特性的主要原因。本項目從複雜機械系統的需求分析、功能分解、原理設計、構形方案入手，針對複雜機械系統中大量存在的時變不確定性、各子系統之間的耦合性等主要因素，從複雜機械系統性能所涉及的多學科、多尺度層次上，研究了複雜機械系統性能多學科最佳化的理論與方法。 項目以發動機渦輪盤為套用對象，基於凸集理論、區間理論、Copula函式、正交變換等方法研究了在高度耦合、非線性回響以及計算複雜的設計環境下時變不確定性的來源、類型、量化等共性問題；建立了時變不確定因素的量化模型；建立了時變不確定因素在相關條件下的量化模型；並以此為基礎，基於SAND、CO等典型多學科設計最佳化方法，結合隨機過程理論、Sobol’法、雙循環分析機制建立了時變不確定性傳播量化模型；利用通過時變功能函式的逆可靠性分析、改進寬容分層序列法、代理模型、時變回響極限值方法建立了基於時變不確定性的多學科設計最佳化模型；為了減少時變不確定因素的影響，通過可靠性設計、穩健設計建立了可靠性穩健設計MDO模型。通過改進的人共蜂群算法、烏鴉算法、遺傳算法等智慧型算法建立了MDO模型求解算法。 通過本項目的研究，最終建立了能夠涵蓋時變不確定性量化和敏感度分析、多學科分析和最佳化等內容，能有效處理時變不確定因素、能更有效地滿足設計者偏好、計算複雜度適中的時變不確定性條件下複雜機械系統MDO方法。該項目對拓展不確定量化理論、豐富和完善複雜機械系統的多學科分析與設計方法，縮短產品設計周期、提高產品設計質量具有實際套用價值。