基于证据理论多学科可靠性优化设计方法

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1、MultidisciplinaryReliabilityDesignOptimizationMethodbasedonEvidenceTheorybyYANJingniB．A．(ShenyangAerospaceUniversity)2008AthesissubmiRedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorP

2、rofessorLIUJiangnanTAOYouruiMay，2013湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：I闾京如日期：功侈年箩月．z2日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，

3、允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于’1、保密口，在——年解密后适用本授权书。2、不保密固。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：闯京玉陟导师签名：日期：劢房年3月记日日期：wf；年S月2Z日基于证据理论的多学科可靠性优化设计方法摘要复杂的工程问题往往涉及相互耦合的多个学科，并且呈现极强的非线性特点，只有采用多学科优化设计方法才能很好的处理这种特殊性。同时，在多学科系统中由于模型不确定性与参数不确定性导致系统中存在不

4、确定因素，考虑不确定因素的设计可以得到更加有效的寻优结果，于是学者更加关注基于可靠性的多学科优化设计方法。在基于可靠性的多学科优化设计方法基础上，对于不确定变量的描述形式常用的为概率模型，但这需要较多的信息来确定不确定变量的概率分布函数，而在工程中这是较难得到的。因此人们更加关注对不确定变量信息需求较少的非概率模型及非精确概率模型。证据理论模型作为描述不确定变量的非精确概率模型具有需求信息少且明确表达不确定程度的优点，但长期以来由于其独有的不连续特性使其在机械领域的运用受到限制。因此，本文着重于研究基于证据理论的多学科可靠性优化设计方法。首先，

5、本文对由证据理论描述不确定变量的多学科系统应用贝叶斯方法完成证据体的精确化，并求出不确定变量的近似均值与标准差。采用改进的一次二阶矩法完成系统可靠性分析，并通过蒙特卡洛仿真验证了方法的准确性及高效性。其次，在可靠性分析的基础上运用序列优化策略完成三层嵌套优化的转变，使多学科可靠性优化设计问题转变为单层序列优化模式，有效提高问题求解效率。在确定性优化过程中采用高效的二级系统一体化合成优化方法完成多学科解耦并寻求系统最优。然后，考虑多学科问题中采用近似模型的情况，将证据理论视为具有一定非精确概率分布的区间模型并运用功能度量法求得系统最不可靠点。通过

6、基于信赖域管理的序列响应面方法及序列优化策略寻求多学科系统最优解。最后，针对低压铸造这一典型的多学科优化问题，通过构造铸件凝固时间与铸造各项参数之间的多学科近似模型，并对不确定变量采用证据理论描述完成基于证据理论的多学科优化设计工程算例的构造。运用本文提出的优化设计算法寻求铸造参数设置的最优组合，完成相关方法在工程中的应用。工程应用算例证明了相关方法的实用性，并具有一定的工程价值。关键词：证据理论；多学科优化设计；不确定变量；可靠性IIAbstractComplexengineeringproblemsofteninvolvemanydisci

7、plineswhichcoupledwitheachother，andexhibitastrongnon—linearcharacteristic·OnlyMultidisciplinarYDesignOptimizationmethodcanhandlethisparticularitysituation·Atthesametime，uncertainexistinthemultidisciplinarysystemduetomodeluncertaintyandparameteruncertainty．Therefore，optimizat

8、ionbasedontheuncertaintyoftengetsamoreefficientdesignresults．Soresearchersp