多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究及其在機(jī)構(gòu)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)械系統(tǒng)越來(lái)越精密、復(fù)雜，其內(nèi)部各組成部分之間的相互作用也日益明顯。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)通常涉及到多學(xué)科、多目標(biāo)、多約束、多個(gè)設(shè)計(jì)變量，使得機(jī)械系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)過(guò)程十分復(fù)雜。為挖掘設(shè)計(jì)潛力，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化（Multidisciplinary Design Optimization，MDO）理論得到了極大重視。MDO通過(guò)充分利用各學(xué)科間相互作用所產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)，獲得系統(tǒng)的整體最優(yōu)解或工程滿意解。目前，MDO已引

2、起了國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，并在航空航天領(lǐng)域內(nèi)取得了巨大成功，產(chǎn)生了巨大的效益。MDO在航空航天領(lǐng)域內(nèi)的巨大成功也引起了其他工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重視，MDO的應(yīng)用范圍已經(jīng)拓展到了武器、汽車(chē)、計(jì)算機(jī)、通信、機(jī)械、醫(yī)療以及建筑等各個(gè)領(lǐng)域。 引入MDO的思想到機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，研究了機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)模式。介紹了機(jī)構(gòu)的串行、集成和MDO設(shè)計(jì)模式的定義，分析了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)模式的思想，建立了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)模式的優(yōu)化模型，研究了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)模式的優(yōu)缺點(diǎn)。 歸納了M

3、DO的耦合因素的類(lèi)型，分析了影響MDO子系統(tǒng)之間耦合程度的一些主要因素，研究了耦合因素相互作用的機(jī)理，著重對(duì)交叉耦合因素進(jìn)行深入研究分析，利用靈敏度計(jì)算結(jié)果，定義強(qiáng)弱耦合因素的概念，利用模糊數(shù)學(xué)信息，定義耦合因素的隸屬度函數(shù)，提出強(qiáng)弱耦合因素的判定準(zhǔn)則，構(gòu)建了基于靈敏度分析的MDO解耦方法。 分析了近似技術(shù)應(yīng)用于MDO的重要性，闡述了MDO的局部近似技術(shù)和全局近似技術(shù)，歸納了試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。針對(duì)CO算法系統(tǒng)級(jí)的計(jì)算困難的難題，采用

4、均勻設(shè)計(jì)方法，選取近似模型的樣本點(diǎn)，利用Kriging近似技術(shù)，構(gòu)造了系統(tǒng)級(jí)約束的近似優(yōu)化模型，提出了改進(jìn)的CO算法。 分析了MDO系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了基于層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）確定各個(gè)子系統(tǒng)（學(xué)科）重要度的步驟，介紹了滿意度和滿意解的定義，列舉了滿意函數(shù)的常見(jiàn)分布類(lèi)型及函數(shù)的選擇問(wèn)題，闡述了復(fù)雜系統(tǒng)MDO可行解的綜合滿意度的評(píng)價(jià)方法，建立了MDO可行解的滿意度評(píng)價(jià)模型，構(gòu)建了M