基于多尺度动态特性的机械结构不确定性优化设计理论、方法及其应用研究

The multiscale dynamic characteristics such as nonlinear dynamics characteristics and dynamic responses on various working conditions of mechanical structures, together with their inherent uncertainties and distribution laws, are thoroughly analyzed, based on the result of which the theory and method of uncertain optimization of mechanical structures based on multiscale dynamic characteristics are investigated. The main research contents include the multiscale uncertainty characterization of the nonlinear dynamics of mechanical structures, uncertain optimization modeling of the multiscale dynamic characteristics of mechanical structures, analysis of the uncertain evolution of the mechanical structures' multiscale dynamic characteristics, intelligent solution of the uncertain optimization models of mechanical structures' multiscale dynamic characteristics, application of the uncertain optimization theory and approach based on multiscale dynamic characteristics..The successful implementation of this project will lay an important theoretical foundation for the uncertain optimization of mechanical structures based on multiscale dynamic characteristics. The research results will provide designers advanced methods and efficient tools for achieving mechanical structures with robust and optimal dynamic characteristics, which have wide application prospects in the field of mechanical design.

本项目旨在深入分析机械结构的非线性动力学特性、多工况动力响应等多尺度动态特性及其固有不确定性的产生机理和分布规律的基础上，探讨基于多尺度动态特性的机械结构不确定性优化设计的理论与方法。主要研究内容包括机械结构非线性动力学多尺度不确定性的表征、机械结构多尺度动态特性的不确定性优化建模、机械结构多尺度动态特性的不确定性演化分析、机械结构多尺度动态特性的不确定性智能优化和机械结构多尺度动态特性的不确定性优化设计应用共五个方面。.本项目的成功实施必将为机械结构多尺度动态特性的不确定性优化设计研究奠定重要的理论基础。研究成果将为设计者获取具有稳健最优动态性能的机械结构设计方案提供先进的方法支撑和高效的工具支持，在机械设计领域具有广阔的应用前景。

本项目在深入分析机械结构的非线性动力学特性、多工况动力响应及其不确定性的产生机理和分布规律的基础上，围绕机械结构非线性动力学不确定性表征、机械结构动态特性不确定性优化建模、机械结构动态特性不确定性演化分析、机械结构动态特性不确定性智能优化和机械结构动态特性不确定性优化设计应用等问题开展了系统深入地研究，提出并实现了基于距离测度与信息公理的机械结构方案抗振设计、基于随机变量和双层更新Kriging的机械结构动态特性稳健设计、基于区间分析和RBF的机械结构动态特性多目标优化、基于区间约束违反度的机械结构动态特性直接稳健优化、含可靠性约束的机械结构动态特性非概率直接优化等方法与技术，并在汽轮发电机、高速冲压装备等复杂装备关键结构设计中进行了应用验证。项目相关成果在国内外学术期刊发表SCI收录论文11篇（其中浙大TOP期刊论文2篇）、EI收录论文2篇、硕士学位论文3篇，申请国家发明专利8项（其中已授权3项），登记软件著作权1项。项目研究成果为设计者获取具有稳健最优动态特性的机械结构设计方案提供了先进的方法支撑和高效的工具支持，在机械结构设计领域具有广阔的应用前景。