[发明专利]一种在不确定性环境下的工程结构优化设计方法

权利要求书

1.一种在不确定性环境下的工程结构优化设计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1、将包含不确定性的工程结构优化设计问题表示为：

$\left\{\begin{array}{cc}\underset{d\∈D}{\underset{h\∈\mathrm{\Ω}}{\min }}& f(h,d)\\ subjectto& r_j(h,d)\≤b_j;j=1,...,J,\\ & s_k\left(d\right)\≤c_k;k=1,...,K,\\ & d_l^{-}\≤d_l\≤d_l^{+};l=1,...,L.\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中，f(h，d)表示目标函数，h为系统不确定性量形成的不确定性向量，d为设计变量形成的向量，Ω和D分别为不确定性量形成的空间和设计变量空间，r_j表示第j个包含不确定性的约束，b_j为约束r_j的容许值，根据对不确定性的不同描述将具有不同的形式，s_k表示第k个确定性约束，c_k为常量，和分别为第l个设计变量的下界值和上界值，J为可靠性约束的总个数，K为确定性约束的总个数，L为设计变量的总个数；

根据已有样本数据的多寡，将工程结构本身及其使用环境中的不确定性信息描述为随机变量、区间变量或其组合形式；

步骤2、根据不确定性量的类型，建立相应的优化模型；

当不确定性量为随机变量时，建立基于概率可靠性的优化模型，目标函数为重量或结构响应的期望值，使用概率可能度水平定义约束条件；

当不确定性量为区间变量时，建立相应的基于非概率可靠性区间优化模型，取重量或结构响应中值为目标函数，使用区间能度水平定义相应约束条件；

当不确定性量为随机参数和区间参数共存的组合形式时，建立混合可靠性模型，目标函数使用概率期望值和区间中值共同表示，而对约束条件定义随机-区间混合可靠性指标；

步骤3、基于配点型随机/区间传播分析方法计算步骤2中的概率可能度水平、区间能度水平和混合可靠性指标；

步骤4、根据实际问题选用不同的优化求解器实现外层优化算法，得到目标函数的最优值及最优设计点。