基于多学科可靠性优化的控制臂设计

为对悬架控制臂轻量化并保证其性能可靠性,采用了多学科可靠性优化方法。采用悬架多体动力分析方法获得控制臂的边界条件并进行了有限元分析,采用确定性优化方法对控制臂进行拓扑优化;采用Hammersley抽样方法,对拓扑优化后的控制臂进行多学科可靠性优化,得出可靠性优化模型质量比原模型降低了14.9%。与确定性优化相比,可靠性优化模型质量也略有降低,总体刚度及低阶频率都有提高。结果表明,多学科可靠性优化后控制臂满足性能可靠性要求,验证了设计的合理性。     

基于部分随机用户平衡的可靠性网络设计

为减少交通事故导致的路网性能不确定性,基于部分随机用户平衡描述交通事故影响下的路网状态,建立了可靠性网络设计问题的双层规划模型.上层模型将期望总行程时间作为路网可靠性指标,并将其与投资费用的加权和作为优化目标;下层模型综合考虑出行者信息的不完备以及交通事故影响的局部性,扩展了部分用户平衡模型,描述交通事故发生时的交通流模式.用基于蒙特卡洛模拟的遗传算法求解模型.算例表明:与已有确定性网络设计方法相比,本文方案鲁棒性更好,在需求水平为100、150和200辆/h时,社会成本平均增加了18%,社会成本的增加率随交通需求的增加而减少.     

城市轨道交通牵引变电所继电保护可靠性评估

为了掌握城市轨道交通牵引变电所继电保护可靠性,寻找继电保护系统薄弱环节,为故障排查提供指导,进行城市轨道交通牵引变电所继电保护可靠性评估研究. 首先针对城市轨道交通牵引变电所继电保护系统特点,确定可靠性指标;其次根据系统构成及其故障模式,建立继电保护装置故障树模型以及不同配置方案的保护系统故障树模型;最后考虑微机自检功能,基于马尔科夫理论及蒙特卡洛方法,仿真计算城市轨道交通牵引变电所继电保护可靠性指标. 研究结果表明:方法能够获取丰富的可靠性指标,进行牵引变电所继电保护可靠性评估,从而识别系统薄弱环节;自检率为0.9时,继电保护装置误动故障概率占装置故障概率比例高出拒动故障17.93%,装置误动及拒动自检成功率分别为86.09%与74.37%,保护装置可用度为99.88%;后备保护能够降低保护系统拒动概率,但由其误动造成的保护系统误动占比30%～50%,因此,在选用保护配置时需要考虑保护误动风险影响.      

基于响应面法全液压湿式驱动桥壳可靠性优化

为解决湿式驱动桥壳结构传统优化中的低效性和不确定性,提出了一种将响应面模型与可靠性相结合的优化设计方法。该方法从建立全液压湿式驱动桥壳有限元模型出发,结合拉丁方试验设计方案,利用最小二乘法构建驱动桥壳的二阶响应面近似模型。在此基础上,以驱动桥壳最大应力最小为优化目标,以驱动桥壳结构几何参数为设计变量,建立可靠性优化模型。对某驱动桥壳的优化结果表明,优化后的桥壳最大应力降低了10.91%,桥壳质量降低了10.93%,在满足相应强度要求的条件下有效降低桥壳的质量,达到可靠性设计的目的。     

热传导结构概率-非概率混合可靠性拓扑优化设计

研究热传导结构在区间变量和随机变量共存时的拓扑优化设计问题.首先,考虑热传导结构材料物理参数和热载荷同时为区间变量和随机变量两种不同类型的变量,基于概率可靠性及非概率可靠性来衡量结构可靠性;其次,构建了以单元相对导热系数为设计变量,导热材料体积极小化为目标函数,满足散热弱度混合可靠性为约束条件的优化数学模型;最后,采用渐进结构优化法进行了求解.在两个算例中,最优拓扑结构的混合可靠度概率值分别为0.94476、0.94476,均大于各自给定混合可靠度概率值0.928650、0.933129,验证了所建模型的合理性及求解策略的有效性.     

协同考虑脆弱性与可靠性的城市道路网络设计

根据常态事件下出行者风险规避的路径选择行为和非常态事件下兼具风险规避与后悔规避的路径选择行为,分别以可靠性和脆弱性指标描述常态与非常态事件下的路网性能,构建了协同考虑脆弱性与可靠性的城市道路网络设计一主双从规划模型,其中上层模型为满足可靠性约束条件下的路网脆弱性指标最优（路网可达性最高）,下层模型分别为基于效用理论和后悔理论的随机用户均衡模型. 算例结果表明:与仅考虑脆弱性的模型相比,本文提出的模型在牺牲一定可达性的基础上可获得较高的路网可靠性;当投资预算为0.9 × 107时,平均路网可达性与路网可靠性分别为0.138 8和0.969 6,而仅考虑脆弱性的模型获得的对应指标分别为0.140 5和0.334 1,可达性指标减少了1.20%,可靠性指标增加了190.21%;此外,如果忽视出行决策行为差异,可能获得偏离实际的次优,甚至错误的网络设计方案,无法实现预期设计目标.      

基于ARCH 模型簇的路径行程时间可靠性分析

 行程时间可靠性是反映道路交通网络可靠性的重要指标.由于交通系统存在不 确定性,行程时间的波动具有异方差性,利用传统数理统计方法建立的行程时间预测模 型,无法对行程时间进行准确的预测.针对行程时间波动的尖峰厚尾、集群性等特点,引入 计量经济学中的ARCH 模型簇.通过实证分析,评价行程时间波动的时变性、持续性,描 述系统外部信息冲击的分布,分析行程时间波动对外部信息冲击的反应机制.结果表明, ARCH 模型簇能很好地适应行程时间序列数据的方差变化特点,与交通系统的自身特性 相吻合,能够对路径行程时间的可靠性进行有效的评价.     

软土地下建筑物地震易损性分析

提出了软土地下建筑物地震易损性的分析的思路.根据软土结构动力反映理论,建立易损性分析的动力模型,结合场地的地震危险性分析得到的地震设防标准和动力参数以及结构抗震性能参数,进行软土结构动力分析.利用累积损伤模型进行软土地基液化概率分析,根据液化概率判断地基液化破坏等级.采用JC拟静力方法进行结构抗震失稳的动力可靠性分析,根据失效概率判定结构抗震失稳破坏等级.     

多种失效模式下高速公路复杂网络可靠性研究

提出以设计时速为基准的路网行程时间可靠性的计算方法,建立基于延迟系数的行程时间可靠性模型,探究在不同失效策略下,路网行程时间可靠性的变化规律.以高速公路网为例,利用对偶法对高速公路网进行拓扑结构建模,计算拓扑网络中的节点度,设置路网连通可靠性、行程时间可靠性和道路阻断及拥挤状态下的路网可靠性三种情景,分析不同情景下路网可靠性的变化规律.结果表明:与以往的模型相比,基于延迟系数的高速公路网行程时间可靠性模型可准确有效地反映其路网在不同失效模式下的运行特性.随着低速道路的条数增加,路网行程时间可靠性降低.行程时间系数和延迟系数均达到最小值时,此时的路网行程时间可靠性的值最大.     

交通事件影响下路网逐日出行动态可靠性

为描述交通事件持续期间逐日出行过程中的路网服务性能,构建日变路网逐日出行选择模型及可靠性指标.首先,根据出行经验更新路网阻抗,以准点到达概率最大化调整逐日出行中各出发时刻的路径总流量,以路径累积前景最大为目标调整单条路径在各出发时刻的流量,从而建立考虑出发时刻的逐日出行流量推演模型;其次,以交通事件发生前路网流量稳态时的准点到达概率和路径走行时间为参照基数,定义出发时刻准点到达和路径走行时间动态可靠性,并给出计算方法.最后,用算例验证模型和算法,并比较在出行模型中考虑可靠度时对路网逐日流量分布和路网可靠性的影响.     

基于可靠度的基坑桩锚支护优化设计

根据现实基坑工程中确定性方法存在的不足和缺陷,将可靠度理论运用到基坑桩锚支护优化设计中,建立了施工结构各元件可靠度约束条件下的最小化结构费用优化模型.桩锚支护可靠度约束按照抗倾覆破坏稳定模式、抗坑底隆起稳定模式、抗整体失稳模式三种约束模式分别考虑.根据具体的破坏模式建立了功能函数,结合具体的工程实例,采用JC法计算了不同模式的可靠度指标.计算中编制了Matlab程序,予以实现具体的优化设计.研究结果表明,应用可靠度理论进行基坑优化设计是可行且有效的.     

汽车鼓式制动器的可靠性稳健优化设计

在汽车鼓式制动器设计中考虑不确定因素的影响,将可靠性优化理论、可靠性灵敏度分析与稳健设计方法相结合,以制动效能因数为目标函数建立制动器可靠性稳健优化数学模型。把制动力矩、摩擦衬片压力的可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中,将可靠性稳健优化设计转化为满足可靠性要求的多目标优化问题。实例计算表明,稳健优化后的制动器不仅有较高的制动效能和可靠性,还具有较低的可靠性灵敏度,取得了满意的结果。     

用不求导数的最优化计算可靠度指标

本文从线性极限状态函数下独立正态分布变量的可靠度指标声的几何涵义出发,运 用最优化计算原理,提出了不用导数计算声和设计验算点的优化分析方法。文中用改 进Powcll法研制的计算程序,避免了大多数可靠度分析法有时甚繁的求导数工作。通 过对多个工程实例的可靠度分析表明,该方法使用方便、收敛快,计算精度不低于国 际结构安全度联合委员会(Jc5s)推荐采用的“Jc”法.      

基于模糊理论的车辆变刚度弹簧组可靠性优化设计

为提高变刚度弹簧组的设计质量,在传统优化设计方法的基础上,应用模糊设计理论和可靠性设计理论,建立了当弹簧应力和强度分别为随机变量和模糊变量时,综合考虑静强度、疲劳强度、稳定性、质量等因素的变刚度弹簧组的模糊可靠性优化设计模型.以货车某新型变刚度弹簧组为研究对象,利用建立的模型对其进行了优化设计分析,计算结果显示,空重车静挠度分别比原设计方案提高了5.4和3.2 mm,同时还使其总质量降低了约15.8%,表明所建立的模糊可靠性优化设计模型能满足设计要求.      

基于风险管理的桥梁维护策略多目标优化方法

以最优化桥梁构件可靠度指标、维护费用和桥梁的日平均交通量为目标,考虑各个目标的权重系数,采用多目标最优指标（MOI）．且基于帕累托最优理论和折衷规划法而建立的桥梁维护策略多目标优化方法,经实例证明可为基于维护目的而进行桥梁最优排序提供一个实用而有效的途径。     

摆线针轮行星传动的可靠性优化设计

将可靠性设计方法引入优化设计中 ,用于摆线针轮行星传动的设计 ,建立了以体积最小为目标的可靠性优化设计概率数学模型 ,且根据实例进行了分析计算     

遗传算法用于控制器参数的满意优化

对于控制器参数的多指标优化问题，提出了一种新型优化设计方法。通过分别设计的各个性能指标的满意度函数，反映出各性能指标对控制系统的具体要求；并用综合满意度函数的设计，反映出对控制目标的综合要求。由此给出了一种优化模型。应用遗传算法自动搜索，实现控制器参烽的优化。仿真实验效果良好，表明了本文方法的灵活实用性。     

绿色多式联运随机优化策略

针对速度服从随机分布时绿色多式联运路径特点,探索路径优化策略问题,使用随机优化方法,建立绿色多式联运随机路径优化模型,设计了一种将样本平均近似法和基于优先权的粒子群算法相结合的混合算法求解该模型.结合多式联运实际情况设计数值算例验证模型的有效性,对模型中速度的正态分布与均匀分布和碳排放因子进行较为完整的情景分析,结合实际情况得出当样本规模为600,速度服从均匀分布时,情景3-2运输成本为501.11、碳排放成本为649.07是稳定性较高的理想决策,碳排放因子增为0.8有利于成本的降低.实验结果表明,本文建立的随机优化模型能够较好解决速度服从随机分布时多式联运路径优化问题,为实际多式联运运营提供决策支持.     

软土地基条件下公路路基边坡稳定的非概率可靠性分析研究

通过对采用不同计算方法的边坡稳定案例进行分析,阐明了非概率可靠性分析方法的适用性,可供同行借鉴。     

A new hybrid reliability index definition and its application to the structure buckling reliability analysis of supercavitating projectiles

As structure buckling problems easily arise when supercavitating projectiles operate with high underwater velocity, it is necessary to perform structure buckling reliability analysis. Now it is widely known that probabilistic and non-probabilistic uncertain information exists in engineering analysis. Based on reliability comprehensive index of multi-ellipsoid convex set, probabilistic uncertain information is added and transferred into non-probabilistic interval variable. The hybrid reliability is calculated by a combined method of modified limit step length iteration algorithm(MLSLIA) and Monte-Carlo method. The results of engineering examples show that the convergence of MLSLIA is better than that of limit step length iteration algorithm(LSLIA). Structure buckling hybrid reliability increases with the increase of ratio of base diameter to cavitator diameter, and decreases with the increase of initial launch velocity. Also the changes of uncertain degree of projectile velocity and cavitator drag coefficient affect structure buckling hybrid reliability index obviously. Therefore, uncertain degree of projectile velocity and cavitator drag coefficient should be controlled in project for high structure buckling reliability.