模糊可靠约束下的普通蜗杆传动多目标设计

 在普通优化设计的基础上，提出一种新的蜗杆传动的设计方法． 应用模糊数学理论和可靠设计方法，建立了模糊可靠约束下普通圆柱蜗杆传动的多目标优化的数学模型，并对实例进行了计算分析．结果表明，模糊可靠约束下蜗杆传动的多目标优化设计是可行和实用的．     

面向客户需求的产品优化设计方法研究

面向客户需求是企业在当前竞争激烈的市场环境下成功的关键。本文提出了一种快速响应客户需求的产品优化设计方法,通过基于模糊相似理论的需求信息模糊聚类方法,对具有模糊性和多样性的原始客户需求信息进行精简分类处理,以获取客户需求集合;然后构建了一种综合联合分析法(CA)和质量功能展开(QFD)的全新CA-QFD需求转化方法,从客户需求到产品设计属性进行精确转化,并通过对实例产品的优化设计,实现快速响应客户需求;最后,通过锻压机主工作液压缸的优化设计实例,验证了本文方法的可行性和适用性。     

导管架海洋平台可靠性模糊优化设计

建立了基于可靠度的平台模糊优化设计模型。探讨了导管架平台结构主要失效模式和平台结构期望失效费用的确定方法,对平台构件及结构体系可靠性指标进行了灵敏度分析,给出了平台结构可靠性模糊优化设计流程。以胜利油川坦北采油平台为例进行可靠性模糊优化设计,并与确定性优化设计结果进行比较,算例结果显示进行可靠性模糊优化设计是非常必要的。     

轴类零件设计中的模糊集理论

近年来,模糊集合理论在机械设计领域也获得了广泛的应用。从机械强度的可靠性优化设计到各种零件参数的模糊设计系统研究,以及设计系统采用模糊推理策略、模糊聚类分析,模糊理论的优势已逐渐地显示出来随着计算机的普及与发展,优化设计已广泛应用于机械设计的各个领域,特别是对参数的设计,不仅可以提高设计效率和设计精度,而且可设计出用传统设计方法所无法得到的最优方案。     

导管架海洋平台结构模糊优化设计

考虑约束条件边界的模糊性,建立了导管架海洋平台结构模糊优化设计模型。对模糊优化模型中的设计变量、目标函数和约束条件进行了模糊处理。针对导管架海洋平台的特点,用模糊优选法确定约束条件边界容差系数,由界限搜索法求解模糊约束集和模糊目标集之交集的最优水平截集λ^*,进而求得模糊优化问题的最优解。以胜利油田埕北11#井采油平台为例进行了模糊优化设计,并与确定性优化设计相比较,分析了两种优化设计中设计变量的走向及原因,算例结果还显示目标函数值比确定性优化设计值有较大幅度下降,说明考虑模糊因素进行优化设计的可行性和科学性。     

考虑环保的电子废弃物回收利用网络设计方法

从环保的角度出发,提出了一种将模糊综合评判和数学规划相结合的电子废弃物回收利用网络优化设计方法.利用模糊综合评判法对待选的有害物填埋地点进行评价,获得了能够综合反映各填埋地点对环境影响的指标;建立了电子废弃物回收利用网络的优化设计模型,模型体现了在降低网络建设及运营成本的同时,尽量向对环境影响较小的填埋地点排放有害物的设计思想,以兼顾成本优化和环境保护的双重目标.采用线性加权法将其转化为单目标规划模型,并通过数值例子验证了方法的有效性.     

基于RIR-MOO的定制产品优化设计方法研究

大规模定制是未来产品制造的发展方向,以低成本快速响应客户的个性化需求是定制产品设计的关键。以往对定制产品设计的研究缺少从个性化需求到产品参数的流程化设计指导方法,无法从定制产品个性化的客户需求出发,快速地关联设计目标并指导产品参数的设计。为此,提出了基于RIR-MOO （relative importance ratings and multi-objective optimization,相对重要性等级-多目标优化）的定制产品优化设计方法,从客户需求出发,将关键需求映射到相关的设计目标,再通过多目标优化（multi-objective optimization,MOO）方法快速求解产品参数,实现定制产品的快速响应和优化设计。首先,针对模糊、动态变化的客户需求,利用加权区间粗糙集分析方法对客户需求进行客观分析,排除争议性大的模糊需求,同时计算不同客户需求的相对权重,得到其相对重要性等级（relative importance ratings,RIR）;然后,提出一种基于转换矩阵的客户需求与设计目标关联的方法,根据关键需求与设计目标的关联度以及关键需求的RIR,对关键需求与设计目标进行匹配,实现关键需求到设计目标的转换;最后,基于MOO方法对设计目标对应的产品参数进行优化设计,实现约束条件下定制产品的多目标优化。以汽车发动机活塞机构优化设计为例,对基于RIR-MOO的优化设计方法的可行性进行验证。结果表明,所提出的方法可以快速响应定制产品的客户需求并指导其优化设计,可为定制化产品制造企业提供指导。     

大跨拱支预应力网壳结构的模糊优化设计研究

针对武汉长江防洪模型展示大厅采用的大跨拱支预应力网壳结构,考虑优化目标函数与约束条件的模糊性,建立了该类结构体系的模糊优化设计数学模型;求解时首先通过约束水平截集法,将模糊优化模型转化为一系列确定性优化模型;然后基于拱支预应力网壳的结构特点,将预应力构件(拉索和吊杆)截面尺寸、预应力作用取值(构件初始应变)以及非预应力构件截面尺寸等优化设计变量分别归为不同的优化级别,采用分级优化思想对确定性优化模型进行求解;最后依据结构经济性与安全性平衡的目标求出结构的最优约束水平,从而得到最优的结构设计方案,并同时确定结构的合理预应力分布,由此形成了拱支预应力网壳结构的两阶段三级模糊优化设计方法。     

基于多目标优化策略的扭杆可靠性稳健优化设计

为提高机械零部件的安全性和稳健性,应用可靠性稳健优化设计理论和多目标决策方法,建立了适合结构可靠性稳健优化设计的多目标优化模型.为能迅速准确地对具有约束条件的多目标优化模型进行求解,提出一种利用模糊理论对约束条件进行处理的方法,然后应用灰色粒子群算法对多目标优化模型进行求解.通过对正态分布参数和任意分布参数的扭杆可靠性稳健优化设计,表明该方法行之有效.     

基于模糊设计准则的机械可靠性优化设计研究

按照应力-强度分布干涉和模糊理论,对机械模糊可靠性优化设计方法进行系统的研究,提出了剩余可靠度的概念,建立了数学模型,给出了设计实例。研究表明：仅仅以实现要求的可靠度为目标的一般模糊可靠性设计由于不能考虑其他条件对设计变量取值的约束作用,往往导致设计结果不具可行性而失去实际意义。可靠性优化设计将模糊可靠性条件与其他所有限制条件一起作为设计约束,在设计空间围成一个可行设计域,然后按照设计目标要求用一定方法寻求可行域内的最优设计点,从而保证了设计结果既具可靠性,又具可行性和最优性。     

FUZZY OPTIMUM DESIGN OF STRUCTURES

It is pointed out that there exists a vast amount of fuzzy information in both objective and constraint functions of optimum design of structures (ODS) Thus, relatively reasonable optimum designs can only be obtained by fuzzy programming methods. While all fuzzy constraints enclose a fuzzy feasible region in decision-making space, the fuzzy optimum solution will be a sequence of points in a small fuzzy optimum subregion. In the presented procedure, optimum structural design with fuzzy constraints is transformed into a set of ordinary optimum problems by a level cuts approach which results in a sequence of optimum design schemes with different design levels. The concept of optimum design level corresponding to the most suitable scheme among the obtained sequence is also advanced in this paper.     

Multi-objective optimization of fuzzy structural systems

It is recognized that there exists a vast amount of fuzzy information in both the objective and constraint functions of the optimum design of structures. Since most practical structural design problems involve several, often conflicting, objectives to be considered, a multi-objective fuzzy programming method is outlined in this work. The fuzzy constraints define a fuzzy feasible domain in the design space and each of the fuzzy objective functions defines the optimum solution by a fuzzy set of points. A method of solving a fuzzy multi-objective structural optimization problem using ordinary single-objective programming techniques is presented. The computational approach is illustrated with two numerical examples.     

结构模糊最优设计的对分法和直接规划法

本文根据Bellman-Zadeh模糊判决原理,提出了结构模糊最优设计的两种解法:对分法和直接规划法。前者一般只用2次迭代,后者转为直接规划即可确定最优水平α~* ,计算简捷,结果相同。     

遗传算法在单层球壳质量、刚度模糊优化中的应用

在单层球壳的优化设计过程中,必然会遇到大量的不确定性信息和因素,对这些不确定性因素应该使用模糊理论加以分析和处理。同时往往要考虑多个目标如质量最小和整体刚度最大等,而各个目标之间存在矛盾,要使各个目标都达到最优很困难。采用模糊数学的原理建立单层球壳多目标模糊优化模型,通过模糊判决法,将多目标的模糊优化问题转化为单目标的非模糊优化问题,最后利用小生境遗传算法(ANGA算法)对非模糊化的优化模型进行求解。对70 m跨单层球壳进行质量、刚度模糊优化,结果令人满意,验证了该方法的合理性和可行性,说明基于ANGA算法的模糊优化方法可以有效解决优化变量繁多的大中型网格结构多目标模糊优化问题。     

基于灰关联和模糊规划的产品设计改进方法

考虑质量屋模型中顾客需求与产品工程特性之间相关关系具有“少数据”、“贫信息”特点,将灰关联分析引入到质量屋模型中求解产品工程特性重要度。为了在产品设计过程中考虑产品开发成本、技术实现困难、产品市场竞争需求以及实际情况中产品开发成本约束存在的模糊性对产品最优设计的影响,构建一种模糊混合整数规划模型,实现产品工程特性最优设计水平。通过一个智能手机产品改进的案列来验证所构建模型的有效性和实用性。     

COMPUTER AIDED OPTIMUM STRUCTURAL DESIGN UNDER UNCERTAINTY

This paper is concerned with the incorporation of different forms of imprecision and uncertainty into the formulation and solution of optimum structural design problems. The statistical uncertainties inherent in material properties and structural loadings are modelled by a first-order second-moment reliability approach. Resulting constraint boundaries are then treated as “soft” boundary regions in which the non-statistical uncertainties, and quality aspects of design and construction are handled by fuzzy set operations.     

采用模糊综合评价法设计铜铝管对焊机

以系统的观点进行功能分析,最终采用模糊综合评价法这一现代机械系统设计方法进行决策。通过对总功能的分解和原理解的组合,得到了铜铝管对焊机的形态学矩阵;通过对形态学矩阵中各方案的模糊综合评价,得到了最佳的可行方案。实践证明,用这种设计方法研制出的铜铝管对焊机,整体性能达到了国际先进水平。