[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在审

专利信息
申请号: 201710057798.7 申请日: 2017-01-23
公开(公告)号: CN106909718A 公开(公告)日: 2017-06-30
发明(设计)人: 祁武超;王晓军 申请(专利权)人: 沈阳航空航天大学;北京航空航天大学
主分类号: G06F17/50 分类号: G06F17/50
代理公司: 沈阳东大知识产权代理有限公司21109 代理人: 梁焱
地址: 110136 辽宁*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要: 发明提供一种在不确定性环境下的工程结构优化设计方法,涉及工程结构可靠性优化技术领域。该方法首先定义不确定性工程结构优化设计问题,根据已有样本,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,对于不同类型的不确定性量,建立相应的优化模型,基于配点型随机/区间传播分析方法计算各优化模型中的可靠性指标,最后根据实际问题选用不同的优化求解器进行外层优化。本发明使用高效的不确定性传播分析得到内层失效函数的可靠性指标,避免了嵌套优化问题的形成;并考虑了在同一问题中既包含随机参数,又包含区间参数的混合不确定性模型,对区间参数结构在随机过程激励下的优化问题具有实际工程意义。
搜索关键词: 一种 不确定性 环境 工程 结构 优化 设计 方法
【主权项】:
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:minh∈Ωd∈Df(h,d)subjecttorj(h,d)≤bj;j=1,...,J,sk(d)≤ck;k=1,...,K,dl-≤dl≤dl+;l=1,...,L.---(1)]]>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,rj表示第j个包含不确定性的约束,bj为约束rj的容许值,根据对不确定性的不同描述将具有不同的形式,sk表示第k个确定性约束,ck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。
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