結(jié)構(gòu)魯棒設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用.pdf

1、實(shí)際中存在的各種不確定性參數(shù)的波動(dòng)變化,會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)產(chǎn)生影響.如果性能指標(biāo)對(duì)參數(shù)的變異敏感,則會(huì)因參數(shù)可能的波動(dòng)變化影響結(jié)構(gòu)的正常使用,引起結(jié)構(gòu)功能的劣化,甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效.對(duì)于工程設(shè)計(jì)中廣泛存在概率不確定性量和非概率不確定性量的事實(shí),作者認(rèn)為有必要研究考慮兩類不確定性量同時(shí)波動(dòng)變化影響的結(jié)構(gòu)魯棒設(shè)計(jì)方法及其在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求并能適應(yīng)外界變化,對(duì)不確定性的敏感程度降到最低.魯棒設(shè)計(jì)是一種新的設(shè)計(jì)理念,

2、其基本原則是尋求選擇合理的設(shè)計(jì)變量值而非消除變量的可能波動(dòng),來使設(shè)計(jì)對(duì)象的性能指標(biāo)對(duì)各種變量的波動(dòng)變化不敏感.魯棒設(shè)計(jì)同時(shí)強(qiáng)調(diào)目標(biāo)函數(shù)的魯棒性和約束函數(shù)的魯棒性(或可行魯棒性).本文對(duì)常規(guī)魯棒設(shè)計(jì)方法加以改進(jìn),提出了考慮概率及非概率不確定性量同時(shí)存在時(shí)的結(jié)構(gòu)魯棒設(shè)計(jì)方法.文中還分別提出了可行魯棒性和目標(biāo)函數(shù)魯棒性的多種實(shí)現(xiàn)策略,設(shè)計(jì)者可依據(jù)實(shí)際情況加以選擇組合得到適合的魯棒設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型.結(jié)構(gòu)魯棒設(shè)計(jì)最終歸結(jié)為一個(gè)或若干個(gè)有約束的非線性優(yōu)

3、化問題.因而對(duì)魯棒設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型的求解問題,可利用MATLAB軟件平臺(tái),針對(duì)設(shè)計(jì)變量和參數(shù)是連續(xù)量還是離散量的不同情況,選用其優(yōu)化工具箱或遺傳算法工具箱中合適的優(yōu)化算法加以求解.本文用所提結(jié)構(gòu)魯棒設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了兩種典型工程結(jié)構(gòu)物的魯棒設(shè)計(jì)應(yīng)用研究:一是簡(jiǎn)單桁架結(jié)構(gòu)魯棒設(shè)計(jì);二是潛艇耐壓圓柱殼的魯棒設(shè)計(jì).計(jì)算結(jié)果表明,通過事先考慮設(shè)計(jì)中可能存在的概率及非概率不確定性因素,可獲得對(duì)不確定性量波動(dòng)影響的不敏感設(shè)計(jì).相對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),魯棒設(shè)計(jì)雖