基于非精确概率模型的复杂装备结构不确定性分析与可靠性优化设计

基本信息
批准号:51775057
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:刘鑫
学科分类:
依托单位:长沙理工大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张志勇,尹来容,曹太山,王步根,孙林,付庆,吴迪,董建业,张刘铸
关键词:
多源不确定性非精确概率可靠性分析可靠性优化设计复杂装备
结项摘要

The structure reliability of complex equipment is very important for national security and national economic development. Due to the problems of high-dimensional, correlative and multi-source uncertainties and nesting optimization are very prominent, uncertainty analysis and reliability-based design optimization for complex equipment based on imprecise probability model will be researched. Firstly, the model of imprecise probability will be constructed by limited sample information and the uncertainty modeling method will be developed based on Copula function; Secondly, an efficient adaptive surrogate model technology is developed and the updating mechanism is proposed to improve the surrogate model precision, which are used to solve the problem of high dimensional structural reliability design of complex equipment; Thirdly, the efficient decoupling strategy will be developed to solve the nesting optimization problem because of the existence of the mixed variables. For improving the solving efficiency, the local-densifying approximation technique will be combined in reliability analysis. Finally, multi-objective reliability-based design optimization method will be researched for complex equipment structure and the corresponding algorithms will be modularized integration for establishing the system of complex equipment structural reliability design. This system is also applied to the design of large bulk material conveying equipment. The completion of this proposal will provide a new approach for the development of complex equipment structural reliability and play an important role in promoting the development of industrial technology of China.

复杂装备结构可靠性对于保障国家安全和国民经济发展至关重要。本项目针对复杂装备结构设计中的高维、相关、多源的不确定性以及嵌套优化求解计算量大等难点,在非精确概率框架下研究复杂装备结构不确定性分析与可靠性优化设计方法。首先,利用有限的样本信息实现非精确概率变量的建模,并发展基于Copula函数的相关结构不确定性建模方法;其次,针对复杂装备结构高维可靠性设计问题,发展高效的自适应代理模型建模方法,并开发有效的模型更新机制来保证代理模型精度;然后,针对含混合变量的结构可靠性分析嵌套求解问题,研究有效的求解策略实现嵌套优化问题的解耦,并与局部加密代理模型技术相结合来提高求解效率;最后,发展复杂装备结构多目标可靠性优化设计方法,并将算法模块化集成,应用到大型散料输送装备设计,开发出具有工程实用性的可靠性设计系统。本项目的实施为复杂装备结构可靠性研发开辟了新思路,对促进我国工业技术发展具有重要推动作用。

项目摘要

复杂装备结构可靠性技术的研究对我国军事实力和工业水平的提升具有重要价值。本项目针对复杂装备结构设计中的高维、相关、多源的不确定性以及嵌套优化求解计算量大等难点,提出了影响复杂装备结构可靠性的非精确概率变量建模方法,并与自适应代理模型技术相结合,研究和开发出了高效的复杂装备结构可靠性分析与优化设计算法。取得的主要研究进展包括:(1)基于非精确概率模型实现了对信息有限的不确定性变量建模,获得了其累积分布函数,并利用Copula函数对不确定性之间的相关性进行处理,为工程设计提供指导;(2)研究了基于反形参数法和样本点局部加密的代理模型管理方法,逐步改进和调整代理模型,从而获得高精度复杂装备结构代理模型;为了处理复杂装备结构多目标优化设计中不确定性变量的相关性,建立了基于椭球模型的复杂装备结构多目标不确定性优化设计数学模型,并与自适应代理模型技术相结合,进一步提高了复杂装备结构优化的效率;(3)针对含混合模型的复杂装备结构可靠性分析问题,利用等概率转换将原混合可靠性分析的双层嵌套优化问题转换为单层优化问题,实现了循环嵌套优化问题的解耦,并基于局部加密代理模型技术来提高可靠性指标求解的效率、精度和适用性;(4)针对含多源不确定性变量的复杂装备结构多目标可靠性优化设计问题,基于不确定性理论实现了不确性优化问题向确定性优化问题的转换;基于最大熵原理,实现了多目标可靠性优化设计问题的解耦;结合自适应代理模型技术和具有全局搜索性能的多目标优化算法,实现了对含随机变量和不确定性变量的可靠性优化设计问题的高效求解;(5)将相关算法集成打包,应用到大型散料输送装备和空降装备的结构设计,开发出了复杂装备结构可靠性设计系统,提高了工程实用性。本项目的完成在一定程度上构筑起了复杂装备结构可靠性理论体系,对促进我国工业技术发展具有重要推动作用。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018
2

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
3

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

DOI:
发表时间:2018
4

基于FTA-BN模型的页岩气井口装置失效概率分析

基于FTA-BN模型的页岩气井口装置失效概率分析

DOI:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2019.04.015
发表时间:2019
5

F_q上一类周期为2p~2的四元广义分圆序列的线性复杂度

F_q上一类周期为2p~2的四元广义分圆序列的线性复杂度

DOI:10.11999/JEIT210095
发表时间:2021

刘鑫的其他基金

批准号:81903610
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81202566
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81903386
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31901328
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51609076
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31400155
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21503100
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61571305
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81873282
批准年份:2018
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:22005214
批准年份:2020
资助金额:8.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51305047
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1204817
批准年份:2012
资助金额:30.00
项目类别:联合基金项目
批准号:61601221
批准年份:2016
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21402076
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10347145
批准年份:2003
资助金额:2.00
项目类别:专项基金项目
批准号:31902161
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30971456
批准年份:2009
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:31901457
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41602207
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41807226
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11674114
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:U1833102
批准年份:2018
资助金额:38.00
项目类别:联合基金项目
批准号:81873955
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:10704077
批准年份:2007
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81901584
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61101175
批准年份:2011
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31600357
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81472550
批准年份:2014
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:51609071
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81701531
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41802036
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71902033
批准年份:2019
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31901524
批准年份:2019
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21872065
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:11572005
批准年份:2015
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:51402323
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

基于非概率凸集模型的汽车碰撞安全不确定性分析与可靠性优化

批准号:11172096
批准年份:2011
负责人:姜潮
学科分类:A0802
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
2

考虑性能均衡的复杂装备关键部件结构非概率稳健设计

批准号:51775491
批准年份:2017
负责人:程锦
学科分类:E0506
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
3

考虑时变效应的结构可靠性分析与优化设计的非概率集合方法研究

批准号:11372025
批准年份:2013
负责人:王晓军
学科分类:A0813
资助金额:76.00
项目类别:面上项目
4

水及混凝土中运行的超空泡运动体基于结构概率与非概率混合可靠性的优化设计

批准号:51305421
批准年份:2013
负责人:周凌
学科分类:E0504
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目