基于协同优化方法的多学科非概率可靠性优化设计

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1、第42卷第3期2010年6月南京航空航天大学学报VoI．42JournalofNanjingUniversityofAeronautics＆AstronauticsJun．基于协同优化方法的多学科非概率可靠性优化设计张磊邱志平(北京航空航天大学固体力学研究所，北京，100191)NO．32010摘要：针对传统多学科优化是基于确定性的优化设计方法，为了获得更为可靠的结构设计，在设计中考虑了不确定因素对结构性能的影响。本文将非概率可靠性优化方法与多学科优化设计方法相结合，引入了非概率可靠性指标，提出了一种新的基于协同优化方法的非概率可靠性多学科优化设计方法。同时采用了基于均匀试验设计的响应

2、面方法来近似学科优化，提高了遗传算法的收敛速度，降低了计算量。最后通过对跨声速机翼气动结构多学科可靠性优化设计算例的计算．验证了本文提出的方法能够保证设计解的可靠性，对工程实践具有一定的指导意义．关键词：多学科协同优化；非概率可靠性优化；响应面法；遗传算法中图分类号：0213．2文献标识码：A文章编号：1005—2615(2010)03—0267—05MultidisciplinaryNon—probabilisticReliabilityOptimizationBasedonCollaborativeOptimizationMethodZhangLei，QiuZhiping(Inst

3、ituteofSolidMechanics，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing，100191，China)Abstract：The’traditionalmultidisciplinaryoptimizationdesignisbasedondeterministicoptimizationmethod．Theinfluenceoftheuncertainfactorsonthestructuralperformanceisconsideredtoobtainmorereliablestructuraldesign

4、s．Amultidisciplinarynon·probabilisticreliabilityoptimizationmethodbasedoncollaborativeoptimizationispresentedbycombiningnon—probabilisticreliabilityoptimaldesignandmultidisciplinarycollaborativeoptimizationwithintroducingnon—probabilisticthereliabilityindex．Meanwhile，theresponsesurfaceapproximat

5、ionbasedonthedesignofexperiment(DOE)isadoptedindisciplinaryleveloptimization．Thus，theefficiencyofthegeneticalgorithmisimproved．Anumericalexampleforaerodynamic-structuremultidisciplinaryreliabilityoptimizationdesignofthetransonicwingisused．Resultsillustratethatthemethodcanensurethedesignsolutionr

6、eliability．Keywords：multidisciplinarycollaborativeoptimization；non—probabilisticreliabilityoptimization；re—sponsesurfacemethod；geneticalgorithm在传统的飞行器多学科优化设计过程中，设计变量和结构参数通常被视为确定性量，而不考虑它们的不确定性。在设计过程中，飞行器的可靠性往往会受到一些因素的影响，比如飞行器跨声速巡航时，由于激波的作用，使得机翼周围的流场变得非常复杂，极小因素的干扰，都有可能引起流场的剧烈变化，从而影响飞行器气动性能的稳定性，最终破

7、坏飞行器的安全性和可靠性。要从根本上解决这一问题，提高结构的设计质量，通常采用的方法是降低这些因素的影响，也就是使结构的可靠性对这基金项目：国家自然科学基金重大研究计划(90816024)资助项目。收稿日期：2009-09—15；修订日期．．2010-01—16作者简介：张磊，男．博士研究生，1982年11月生；邱志平(联系人)，男．教授，博士生导师，E—mail：zpqiu@buaa．edu．Cn。268南京航空航天大学学报第42卷些因素的变