基于可靠性的结构优化设计方法

本文研究在满足可靠性要求时的结构优化设计方法。首先分析结构的主要破坏模式,对每一个主要破坏模式用可靠性指标表示结构的可靠度。可靠性指标是设计变量的函数,将其线性化,在各主要破坏模式的可靠性指标均满足要求的条件下,使结构重量最小,形成一个线性规划问题。由此解出结构满足可靠性要求的优化设计变量。进而考虑各主要破坏模式的相关性,检查结构的可靠度能否满足要求,并对优化设计变量进行修正。通过算例证实本文提供的方法是在满足可靠性要求时结构优化设计的有效的工程方法。     

改进的并行子空间优化算法及其在飞机概念设计中的应用

分析了基于全局敏度方程的并行子空间优化算法容易发生收敛过程振荡和优化早熟的原因,在保持原算法减少约束个数和降低设计变量维度优点的条件下,进行了以下方面的改进;①去除了可能导致收敛过程振荡的折衷系数;②将可能导致优化早熟的固定累积约束参数设置为自适应可变参数.算例表明改进后算法收敛性能有很大提高.将该算法用于某通用航空飞机的概念设计,考虑气动、重量和性能3个学科,很好地解决了各学科间复杂耦合带来的计算困难,证实了该算法的有效性.     

战伤抢修对飞机生存力的影响分析

分析了飞机的敏感性、易损性和战伤抢修性与生存力之间的关系,以概率分析方法建立了战伤抢修对飞机生存力的影响模型。用该模型计算的实例结果与实验结果一致,这说明了模型的正确性,计算结果也表明了战伤抢修对飞机生存力的重要作用。     

机翼结构优化设计的多目标分布估计算法

提出一种采用贝叶斯网络表示概率模型的多目标分布估计算法( multi-objective estimation of distribution algorithm, MEDA).通过构建这样的网络模型,对模型进行抽样生成新个体,再对新个体进行变异操作,以增加种群的多样性,提高算法的搜索能力.这种生成个体的方法结合非劣分层以及截断选择机制,可以获得很好地逼近多目标问题的Pareto前沿且分布均匀的非劣解集.用MEDA对某高空长航时无人机机翼结构进行多目标优化设计,找到高质量的非劣解集,为设计者作决策提供很好的参考依据.根据所得到的非劣解集,设计者可以很好地进行权衡折衷,找出最符合要求的设计方案.同时,还可以了解各目标之间的变化关系,定量化了解一个目标的改进将导致其余目标恶化的程度.研究表明,多目标分布估计算法可以有效求解复杂结构的优化设计问题.     

CAD系统的二次开发在设计优化中的应用

多学科设计优化(MDO)已经由单一的优化方法工具向集成有优化器技术,不同学科代码,能实现不同学科分析代码间通信的接口以及MDO自动化进行的优化体系工具箱发展。目前MDO框架的开发中存在的一个主要问题是分析对象的几何描述过于简单,造成不同学科分析模块间计算信息很难转换。从建立一个三维运输机参数模型入手,通过CAD系统的二次开发,将模型集成到设计优化框架中,为各学科所有的分析和相关工程任务提供一个公共分析平台和基础。     

CAD系统的二次开发在飞机构型优化中的应用

飞机概念设计优化目前存在的主要问题是分析对象的几何描述过于简单、描述不统一和修改困难，造成分析计算可信度不高而且不同学科分析模块间信息很难转换。从建立一个三维运输机参数模型入手，通过CAD系统的二次开发，将模型集成到设计优化框架中，应用高信度的计算流体方法（CFD），以飞机起飞重量最小为目标完成构型优化。     

基于序列响应面方法的协同优化算法

分析了响应面协同优化的计算结构，指出影响计算结果准确度的因素，即计算过程中存在选择响应面样本点及响应面更新的问题，这是两个相互耦合的问题。分析了产生这个问题的原因并提出了一种将修正的置信域方法与中心组合设计相结合的序列响应面算法，系统地解决了这个问题。仿真算例表明由该算法得到的结果有很高的精度与鲁棒性，完全可以满足工程计算需要。