考虑有界场的几何不确定性非概率可靠性拓扑优化 被引量：4

1

作者 战俊杰 彭秀林 白仲航 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2056-2067,共12页

在结构的加工制造过程中,由于加工误差等原因不可避免会在结构上产生一定的几何缺陷,比如结构长度误差及厚度分布不均等问题.这些几何不确定性会使结构产生一定的性能波动,影响结构的安全性.文章研究的是考虑厚度分布不均的几何不确定性... 在结构的加工制造过程中,由于加工误差等原因不可避免会在结构上产生一定的几何缺陷,比如结构长度误差及厚度分布不均等问题.这些几何不确定性会使结构产生一定的性能波动,影响结构的安全性.文章研究的是考虑厚度分布不均的几何不确定性,因此属于“场不确定性”问题.考虑实际工程中样本数量有限,无法准确地获得不确定性概率分布信息,随机场概率可靠性理论不再适用.文章基于非概率有界场模型提出了一种考虑结构几何不确定性的非概率可靠性拓扑优化模型.在模型中几何不确定性通过不确定阈值场函数来表征,而不确定阈值场则通过一个非概率有界场模型来描述.该非概率可靠性优化模型为嵌套优化问题,内层是进行结构的非概率可靠性评估,外层是采用基于材料场级数展开(material-field series-expansion)的拓扑优化方法来确定结构的最优布局.优化模型的灵敏度信息是通过伴随法灵敏度分析求得,并采用了基于移动渐近线法(the method of moving asymptotes)的梯度优化算法来进行该优化问题的求解.通过数值算例验证了所提出的基于有界场模型的几何不确定性非概率可靠性优化模型的有效性. 展开更多

关键词 几何不确定性 不确定阈值场 有界场模型 梯度优化算法 非概率可靠性拓扑优化

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基于区间非概率模型的热驱动柔顺机构可靠性拓扑优化 被引量：1

2

作者 占金青 上官瑶 +2 位作者 尹健 古昊忠 刘敏 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期504-512,共9页

为了满足热驱动器可靠性要求,提出一种基于区间非概率模型的热驱动柔顺机构可靠性拓扑优化方法。采用区间非概率模型描述热载荷的不确定性,以输出位移构建可靠性功能函数,在可靠性指标约束条件下寻求机构体积最小化,建立基于区间非概率... 为了满足热驱动器可靠性要求,提出一种基于区间非概率模型的热驱动柔顺机构可靠性拓扑优化方法。采用区间非概率模型描述热载荷的不确定性,以输出位移构建可靠性功能函数,在可靠性指标约束条件下寻求机构体积最小化,建立基于区间非概率模型的热驱动柔顺机构可靠性拓扑优化模型,利用移动渐近线算法更新设计变量。与确定性优化结果相比,可靠性拓扑优化获得的热驱动柔顺机构体积有所增加,能够有效地满足可靠性指标约束,可靠性设计的热驱动柔顺机构输出位移上、下限理论值与有限元分析结果误差均小于5%,验证了设计方法有效性;并且分析了不同输出刚度和热载荷区间对热驱动柔顺机构可靠性拓扑优化结果的影响。 展开更多

关键词 热驱动柔顺机构 热载荷不确定性 可靠性拓扑优化 区间非概率模型

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基于非概率凸模型可靠性的结构优化设计 被引量：7

3

作者 王晓军 王磊 +1 位作者 贾晓 邱志平 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期630-635,共6页

考虑到结构系统参数的不确定性,基于提出的非概率凸模型可靠性指标的新定义,研究了在非概率凸模型可靠性约束下,结构优化设计的数学模型和求解方法.该方法通过超椭球域界定不确定参量,将结构基本不确定变量安全域的超体积与其可行域的... 考虑到结构系统参数的不确定性,基于提出的非概率凸模型可靠性指标的新定义,研究了在非概率凸模型可靠性约束下,结构优化设计的数学模型和求解方法.该方法通过超椭球域界定不确定参量,将结构基本不确定变量安全域的超体积与其可行域的超椭球总体积之比作为结构非概率可靠性的度量.并赋值可靠度作为约束条件,利用乘子法和阻尼牛顿法对结构的优化问题进行迭代求解,算法稳定,迭代速度快.数值算例验证了所提出方法的正确性. 展开更多

关键词 结构优化 非概率可靠性 凸模型 不确定性

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基于概率-非概率混合可靠性模型的结构优化设计

4

作者 王军 邱志平 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期278-282,共5页

影响结构优化设计的不确定变量可分为概率变量和非概率变量两种。针对既存在随机变量又存在区间变量的概率-非概率混合结构优化问题,本文提出了一种基于概率-非概率混合可靠性模型的结构优化设计方法。该方法以概率-非概率混合可靠性模... 影响结构优化设计的不确定变量可分为概率变量和非概率变量两种。针对既存在随机变量又存在区间变量的概率-非概率混合结构优化问题,本文提出了一种基于概率-非概率混合可靠性模型的结构优化设计方法。该方法以概率-非概率混合可靠性模型为基础,同时考虑结构的概率和非概率两种不确定因素的影响,通过概率和区间运算给出满足一定约束条件下的最优解。最后通过两个典型算例与基于随机可靠性模型的结构优化设计进行对比。结果显示:在相同不确定信息下,两种可靠性优化设计结果完全相同,表明该方法是有效和实用的。 展开更多

关键词 不确定性 随机可靠性 优化设计 概率-非概率混合可靠性模型 可靠性优化

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基于非概率集合可靠性的结构优化设计 被引量：12

5

作者 王晓军 杨海峰 +1 位作者 邱志平 覃梓轩 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期827-832,共6页

在结构非概率集合可靠性模型的基础上,考虑结构系统中的参数不确定性,提出了基于非概率可靠性的结构优化方法。该方法将不确定量看作是区间数,通过区间运算得到结构的非概率可靠性,并以结构的非概率可靠性小于指定可靠性指标为约束条件... 在结构非概率集合可靠性模型的基础上,考虑结构系统中的参数不确定性,提出了基于非概率可靠性的结构优化方法。该方法将不确定量看作是区间数,通过区间运算得到结构的非概率可靠性,并以结构的非概率可靠性小于指定可靠性指标为约束条件,利用乘子法对结构的优化问题进行求解。最后应用本文方法对一桁架结构进行总质量优化,优化结果验证了本文方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 结构可靠性优化 非概率集合可靠性 应力-强度非概率集合干涉模型 不确定性

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基于区间分析的非概率稳健优化设计 被引量：6

6

作者 董荣梅 孙伟 许焕卫 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期51-55,共5页

提出了一种新的基于区间分析的非概率稳健优化设计模型.利用非线性区间数规划和函数的区间扩张,对稳健性指标进行了计算,将含有区间参数的常规稳健优化模型转化为确定性的稳健优化模型,转化后的模型能够根据设计者要求实现任意指定稳健... 提出了一种新的基于区间分析的非概率稳健优化设计模型.利用非线性区间数规划和函数的区间扩张,对稳健性指标进行了计算,将含有区间参数的常规稳健优化模型转化为确定性的稳健优化模型,转化后的模型能够根据设计者要求实现任意指定稳健性的优化目标,最终建立了两级稳健优化设计模型.该模型无需知道设计参数的概率分布函数,也不要求目标函数及约束连续、可导.实例结果证明了该方法的有效性. 展开更多

关键词 非概率 不确定性 区间分析 稳健优化设计

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结构鲁棒优化的非概率集合理论凸方法 被引量：3

7

作者 邱志平 陈吉云 王晓军 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期295-300,共6页

以传统的优化理论为基础,考虑含不确定结构参数的情况,提出了非概率凸集合理论的结构优化方法. 将结构优化列式中的目标函数与约束条件所含有的不确定参数用凸集合定量化,只需知道其所在范围的边界, 降低了以往处理不确定性问题概率方... 以传统的优化理论为基础,考虑含不确定结构参数的情况,提出了非概率凸集合理论的结构优化方法. 将结构优化列式中的目标函数与约束条件所含有的不确定参数用凸集合定量化,只需知道其所在范围的边界, 降低了以往处理不确定性问题概率方法需要知道不确定参数的均值、方差或概率分布密度等详细统计信息的要求.提出的鲁棒优化方法在使目标函数达到设计要求的同时,结构还能承受结构参数在其所在范围内变化引起结构性能的变异.通过优化问题中普遍使用的10杆平面桁架和一个72杆空间桁架实例,给出了当结构参数为名义值时结构的优化结果,以及结构参数具有不确定性时的优化结果,力求表明所介绍的方法的可行性和优越性. 展开更多

关键词 集合理论 鲁棒优化 非概率 不确定参数 结构参数 不确定性问题 目标函数 优化方法 优化理论 约束条件 结构优化 设计要求 统计信息 分布密度 空间桁架 平面桁架 优化问题 结构性能 定量化 列式 均值 方差

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一种基于SAPSO-DE混合算法的结构非概率可靠性优化设计 被引量：2

8

作者 郑灿赫 孟广伟 +2 位作者 李锋 孔英秀 金耿日 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1628-1634,共7页

针对不确定性结构的非概率可靠性优化问题,提出一种基于模拟退火粒子群算法和差分进化算法(SAPSODE混合算法)的结构非概率可靠性优化设计方法。考虑结构非概率可靠性指标约束,建立最小化结构体积为目标的优化模型。为了提高结构非概率... 针对不确定性结构的非概率可靠性优化问题,提出一种基于模拟退火粒子群算法和差分进化算法(SAPSODE混合算法)的结构非概率可靠性优化设计方法。考虑结构非概率可靠性指标约束,建立最小化结构体积为目标的优化模型。为了提高结构非概率可靠性优化问题的计算精度和效率,采用基于认知经验进化的SAPSO-DE混合算法进行非概率可靠性优化设计。研究结果表明:基于SAPSO-DE混合算法的结构非概率可靠性优化设计方法克服了PSO算法的早熟现象,并提高了收敛速度和精度;该方法的全局搜索能力强,且具有较强的稳定性。 展开更多

关键词 非概率可靠性指标 凸模型 不确定性 粒子群优化算法 差分进化算法 模拟退火

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基于Chebyshev零点多项式区间不确定的可靠性拓扑优化设计 被引量：3

9

作者 苏海亮 兰凤崇 +1 位作者 贺裕雁 陈吉清 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期54-64,共11页

传统的结构拓扑优化分析和设计都是基于特定参数确定性的物理模型。然而,在实际的结构设计中存在着广泛的不确定性,这种不确定性严重影响结构的物理性能。文中基于多椭球凸模型的非概率可靠性来量化结构参数的变化,研究存在不确定但有... 传统的结构拓扑优化分析和设计都是基于特定参数确定性的物理模型。然而,在实际的结构设计中存在着广泛的不确定性,这种不确定性严重影响结构的物理性能。文中基于多椭球凸模型的非概率可靠性来量化结构参数的变化,研究存在不确定但有界的参数的连续体结构的拓扑优化问题。首先,建立变量具区间不确定性的可靠性拓扑优化模型,以结构设计区域质量最小为目标函数;然后,根据可靠性指标的几何意义,应用非概率模型寻求满足目标可靠性指标约束的设计点;在此基础上,应用区间Chebyshev零点多项式逼近归一化随机变量的真实极限状态函数,并利用单环可靠性算法计算相应目标可靠性指标下的最佳设计点值,从而使得非概率可靠性优化问题可以转化为确定性优化问题。两个数值例子说明了方法的有效性。结果表明,与确定性的结构拓扑优化设计相比,考虑变量随机性的可靠性拓扑优化能够获得更加可靠的拓扑结构。 展开更多

关键词 结构拓扑优化 不确定性 非概率可靠性 CHEBYSHEV多项式 凸模型

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京津冀供应链中断风险下保障服务能力的枢纽选址策略

10

作者 陈艳菊 殷方浩 刘彦奎 《河北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期225-234,共10页

供应链中断风险下的服务能力保障是京津冀协同发展的关键挑战.针对运输时间兼具随机与模糊双重不确定性的特征,提出一种基于非精确概率分布的单分配枢纽选址平衡优化模型.首先,通过引入平衡风险值约束,将运输时间的不确定性用可信分布... 供应链中断风险下的服务能力保障是京津冀协同发展的关键挑战.针对运输时间兼具随机与模糊双重不确定性的特征,提出一种基于非精确概率分布的单分配枢纽选址平衡优化模型.首先,通过引入平衡风险值约束,将运输时间的不确定性用可信分布与概率分布的联合形式进行量化,确保路径运输时间满足服务水平要求;其次,以总平均运输时间最小化为目标,构建平衡优化模型,并在梯形模糊参数与正态概率分布下等价转换为混合整数线性规划以实现高效求解.京津冀地区15个节点的案例研究表明:相较于传统随机优化方法,本文方法在双重不确定性下能够有效优化枢纽选址方案,最优枢纽位置对置信水平与运输期限的变化敏感度显著提升.研究结果为复杂不确定环境下区域物流网络优化提供了有效的决策支持. 展开更多

关键词 枢纽选址 平衡优化 双重不确定性 非精确概率分布 京津冀供应链

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城市固体废弃物运输和处理设施选择的鲁棒优化:基于ROME方法 被引量：4

11

作者 秦全德 李丽 程玉荣 《管理工程学报》 CSSCI CSCD 北大核心 2019年第3期179-187,共9页

针对城市固体废弃物产生量及处理设施成本不确定的特点,建立了城市固体废弃物管理系统的鲁棒优化模型。由于难于运用概率密度函数形式刻画城市固体废弃物管理系统中的不确定性,提出了非概率鲁棒方法处理该系统中的运输和处理设施选择问... 针对城市固体废弃物产生量及处理设施成本不确定的特点,建立了城市固体废弃物管理系统的鲁棒优化模型。由于难于运用概率密度函数形式刻画城市固体废弃物管理系统中的不确定性,提出了非概率鲁棒方法处理该系统中的运输和处理设施选择问题。针对构建模型求解的复杂性,根据Joel和Melvyn(2011)设计的ROME(Robust Optimization Made Easy)方法,采用基于 ROME 的相关决策准则简化模型结构,从而对构建的鲁棒优化模型进行求解。数值例子的实验结果表明了提出的模型和方法在城市固体废弃物管理系统应用中的有效性。 展开更多

关键词 城市固体废弃物 不确定性 非概率鲁棒优化 ROME方法

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自然风速下低雷诺数风力机翼型气动特性随机数值分析 被引量：2

12

作者 唐新姿 袁可人 +1 位作者 王效禹 彭锐涛 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期45-52,共8页

为量化随机自然风速条件下风力机翼型气动特性不确定程度,以S809风力机翼型为研究对象,基于非嵌入式概率配置点法和Transition SST转捩方程,建立了低雷诺数风力机翼型气动特性随机数值分析模型,获得了自然风速条件下风力机翼型气动力确... 为量化随机自然风速条件下风力机翼型气动特性不确定程度,以S809风力机翼型为研究对象,基于非嵌入式概率配置点法和Transition SST转捩方程,建立了低雷诺数风力机翼型气动特性随机数值分析模型,获得了自然风速条件下风力机翼型气动力确定性和不确定性成分比例,并揭示了风速大小和方向随机耦合作用对翼型流场结构、压力系数和摩阻分布及湍动能的影响及不确定传播机制.结果表明,随机风速风向对翼型升阻气动因子不确定度影响显著,在计算攻角范围内S809翼型升阻比3σ置信区间相对不确定度最大为±35.13%;随机风速风向耦合作用下翼型升阻比不确定度分别是单随机因素下的4.76倍和1.08倍;翼型对来流不确定性敏感区域为前缘,可以考虑在翼型前缘部分进行气动稳健性优化设计. 展开更多

关键词 风力机翼型 风速 不确定性 随机数值分析 非嵌入式概率配置点法

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