[发明专利]一种基于可靠寿命的结构耐久性优化设计方法

说明书

技术领域

本发明提供一种以结构可靠寿命为目标/约束进行结构优化设计的方法，属于结构耐久性、可靠性设计领域。

背景技术

飞机、车辆、机床、建筑等结构设计时均有耐久性要求，如国外飞机起落架要求8万次起落，从节能减排等方面要求机械产品的重量、体积大幅减小，成本降低，而性能、耐久性等要求却在不断提高，如何在满足性能要求、降低重量体积的前提下，保证甚至提高产品耐久性，已成为产品设计的关键。工程实际中存在的各种不确定因素，如载荷、材料属性、结构尺寸、环境和工况等，其随机波动往往会导致产品的寿命离散性较大。对于同一批机械产品，寿命可能相差数倍，甚至数十倍，因此结构耐久性设计时应以可靠寿命为主参数。现有的结构耐久性优化设计主要侧重于结构常规寿命(即确定性寿命、中值寿命)或基于可靠度分析的结构优化，未实现以可靠寿命作为目标或约束的结构优化，不能在优化过程中直接给出结构的可靠寿命。

若结构的寿命用函数N(x，d)表示，x为随机变量向量，d为设计变量向量；给定可靠度R时，可靠寿命N_R满足P{N(x，d)≥N_R}＝R，P{·}为概率函数。由此，可靠寿命函数表示为N_R(x，d)。

以可靠寿命最大化为目标，体积、重量、性能、费用等为约束的结构耐久性优化模型的一般形式为

maxNR(x,d)s.t.hj(d)≤0,(j=1,···,Nh)dkl≤dk≤dku,(k=1,···,Nd)]]>

以体积、重量、费用等最小化为目标，可靠寿命、性能等为约束的结构耐久性优化模型的一般形式为