穩(wěn)健可靠性理論及優(yōu)化方法研究.pdf

1、不確定性因素的處理在可靠性工程中起著至關(guān)重要的作用，與之相聯(lián)系的可靠性各種研究方法也日益引起諸多學(xué)者的關(guān)注。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，基于概率模型的常規(guī)可靠性理論已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，其成熟性毋庸置疑，但是這種方法對于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)缺乏或者信息不完備的情況以及概率論本身固有的缺陷卻無能為力，而非概率可靠性卻可以彌補(bǔ)這一不足。該文在前人工作的基礎(chǔ)上，對非概率的穩(wěn)健可靠性理論及其應(yīng)用做了進(jìn)一步的研究和探討。 主要內(nèi)容如下： (1)對機(jī)械靜

2、強(qiáng)度穩(wěn)健可靠性理論進(jìn)行了分析和研究，給出了機(jī)械零件靜強(qiáng)度穩(wěn)健可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；對振動構(gòu)件的穩(wěn)健可靠性進(jìn)行了分析和探討，給出了振動構(gòu)件的穩(wěn)健可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；對概率可靠性和基于非概率的穩(wěn)健可靠性方法進(jìn)行了對比研究。 (2)提出了一種新的穩(wěn)健可靠性指標(biāo)度量方法和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并進(jìn)行了相應(yīng)的系統(tǒng)穩(wěn)健可靠性的研究，對簡單的振動系統(tǒng)的穩(wěn)健可靠性進(jìn)行了分析。將該文提出的穩(wěn)健可靠性度量方法與Ben-Haim教授提出的度量準(zhǔn)則進(jìn)行了比較。 (3

3、)針對在實(shí)際工程中影響可靠性的不確定性因素具有多樣性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，為了更充分合理地利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)來處理實(shí)際工程中的可靠性問題，研究了穩(wěn)健可靠性與傳統(tǒng)可靠性以及模糊可靠性的融合問題。對于不確定性變量較多的復(fù)雜系統(tǒng)，分析了如何建立將穩(wěn)健可靠性和傳統(tǒng)的可靠性以及模糊可靠性結(jié)合的混合可靠性分析模型，綜合各模型的優(yōu)點(diǎn)最大限度地將已有的信息利用到產(chǎn)品的可靠性分析中去。對數(shù)據(jù)掌握得較多的不確定性變量應(yīng)考慮采用概率可靠性來分析，而對一些數(shù)據(jù)掌握較少或

4、數(shù)據(jù)不完備的情況則考慮采用集合模型來描述，然后建立混合的可靠性模型，并對模型進(jìn)行了求解。 (4)對穩(wěn)健可靠性優(yōu)化方法進(jìn)行了研究。對數(shù)據(jù)信息缺乏或不完備的不確定結(jié)構(gòu)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，考慮用非概率模型求解?；诓淮_定性的凸集模型描述，研究了非概率優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，在此模型基礎(chǔ)上給出了概率信息和非概率信息同時并存的非概率可靠性優(yōu)化模型。基于物理規(guī)劃方法研究機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健可靠性優(yōu)化問題，用凸集模型描述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的不確定性，借助于物理規(guī)劃

5、方法描述不確定性參數(shù)的不滿意度函數(shù)，極小化不滿意度函數(shù)最劣值來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)函數(shù)的穩(wěn)健性，采用最壞情況分析方法實(shí)現(xiàn)約束函數(shù)的穩(wěn)健性，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)。研究了基于靈敏度分析的穩(wěn)健可靠性優(yōu)化方法，提出一種在以可靠度為目標(biāo)函數(shù)或者約束函數(shù)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)中加入靈敏度約束作為附加目標(biāo)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健性的穩(wěn)健可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，建立了三種穩(wěn)健可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，這三種模型是分別考慮目標(biāo)函數(shù)的靈敏度、約束函數(shù)的靈敏度、目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)的靈敏度