一种考虑多类型不确定性的高速压力机施力部件可靠性设计方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑多类型不确定性的高速压力机施力部件可靠性设计方法。包括以下步骤：考虑高速压力机施力部件的随机、区间与模糊不确定性，选择三种不确定性影响下可靠度最小值作为可靠性指标，建立随机‑区间‑模糊混合可靠性设计模型；根据熵守恒原则和“3σ准则”，获得简化的随机‑区间可靠性设计模型；采用拉丁超立方采样和协同仿真技术构建功能函数和目标函数的Kriging模型；将简化的可靠性设计模型的优化求解与可靠性分析解耦，形成双环路优化求解；内环利用自适应步长迭代法进行可靠性分析，获得可靠性指标最小值；外环利用遗传算法进行设计向量寻优，并根据可靠性分析结果判断设计向量可行性，当达到最大进化代数或收敛阈值时，输出最优解。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑多类型不确定性的高速压力机施力部件可靠性设计方法
本专利技术涉及一种考虑多类型不确定性的高速压力机施力部件可靠性设计方法。技术背景高速压力机施力部件结构性能优劣直接影响着冲压精度和配套模具的使用寿命。为保证冲压精度和配套模具的使用寿命，在确定高速压力机施力部件的拓扑形状后，还需对其尺寸进行优化设计，以保证其可靠性。高速压力机设计制造过程中通常存在着大量的不确定性因素，这些不确定性因素会使得压力机性能偏离设计期望值，无法达到预期性能。而这些不确定因素的分布特性往往是多类型的，传统方法往往忽略这些不确定性的多样性，采用单一类型变量来进行描述，无法真实描述施力部件设计中的不确定性，其优化所得最优方案在实际生产中往往并非最优，有时甚至无法满足可靠性要求。因此，要获得真正符合实际生产需求的最优设计方案，考虑随机、区间和模糊多类型混合不确定性进行高速压力机施力部件可靠性设计是很有必要的。国内外学者现有关于结构可靠性设计的研究虽然考虑了不确定性的非单一性，但主要用于解决含有两种不确定性变量的情况，没有考虑随机变量、区间变量和模糊变量三类同时存在的情况。因此，有必要提出一种考虑多类型不确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑多类型不确定性的高速压力机施力部件可靠性设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)考虑随机、区间和模糊不确定性，选择在三种不确定性影响下可靠度的最小值作为可靠性指标，建立高速压力机施力部件的随机‑区间‑模糊混合可靠性设计模型：以随机变量、区间变量和模糊变量描述不确定性因素，确定设计变量的取值范围和不确定性因素的分布类型，选择在随机变量、区间变量和模糊变量影响下可靠度的最小值作为可靠性指标，根据功能函数需满足的可靠性要求和优化目标，建立高速压力机施力部件的随机‑区间‑模糊混合可靠性设计模型：find dmin f(d)

【技术特征摘要】
1.一种考虑多类型不确定性的高速压力机施力部件可靠性设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)考虑随机、区间和模糊不确定性，选择在三种不确定性影响下可靠度的最小值作为可靠性指标，建立高速压力机施力部件的随机-区间-模糊混合可靠性设计模型：以随机变量、区间变量和模糊变量描述不确定性因素，确定设计变量的取值范围和不确定性因素的分布类型，选择在随机变量、区间变量和模糊变量影响下可靠度的最小值作为可靠性指标，根据功能函数需满足的可靠性要求和优化目标，建立高速压力机施力部件的随机-区间-模糊混合可靠性设计模型：finddminf(d)式中，d为t维设计向量，X为l维随机向量，U为m维区间向量，为n维模糊向量，f(d)为高速压力机施力部件的目标函数，为高速压力机施力部件对应的功能函数，Rmin为在随机变量、区间变量和模糊变量影响下的可靠度的最小值，η为功能函数需要满足的可靠性要求；2)将模糊变量转化为区间变量，得到高速压力机施力部件的随机-区间可靠性设计模型：根据熵守恒原则将模糊变量转化为熵相等的随机变量，并根据所得的随机变量确定其正态分布的均值和均方差；根据“3σ准则”获得与随机变量等价的区间变量，从而将三种混合不确定性变量的可靠性设计模型转化为只含有随机变量和区间变量的可靠性设计模型；3)采用拉丁超立方采样完成对设计向量、随机向量和区间向量的初始采样，通过协同仿真技术获得高速压力机施力部件的功能函数和目标函数的响应值；4)构建高速压力机施力部件对应的功能函数和目标函数的Kriging模型；5)结合遗传算法和自适应步长迭代法，将转化后的高速压力机施力部件的随机-区间混合可靠性设计模型的求解过程与可靠性分析过程解耦，形成双环路优化求解：内环进行可靠性分析，基于自适应步长迭代法计算可靠性指标最小值，具体为：设在第k步迭代过程中，得到区间向量Wk和标准正态空间下的随机向量Vk，先在固定区间向量Wk的情况下，计算第k+1次迭代的迭代点到原点的距离βk+1及相应的随机向量Vk+1，其次，固定计算所得的随机向量Vk+1，通过区间分析计算第k+1次迭代过程的区间向量Wk+1，直到满足迭代终止条件，得到可靠性指标最小值；外环利用遗传算法进行使目标函数最小化的设计向量寻优，具体为：根据内环得到的可靠性指标最小值是否满足可靠性要求，判定设计向量是否可行，将不可行的设计向量的适应度值设置为0，根据目标函数值大小对可行的设计向量进行升序排序，将排序为i的可行的设计向量的适应度值设置为1/i，判断是否达到最大进化代数或收敛阈值，若未达到，则继续迭代，否则输出适应度值最大的设计向量为高速压力机施力部件的可靠性设计最优解。2.根据权利要求1所述的一种考虑多类型不确定性的高速压力机施力部件可靠性设计方法，其特征在于：所述步骤2)中，根据熵守恒原则将模糊变量转化为熵相等的随机变量，并根据所得的随机变量确定其正态分布的均值和均方差：其中，Ei表示第i个模糊变量变换后所得的随机变量的均值；σi表示第i个模糊变量变换后所得的随机变量的方差；表示第i个模糊变量的隶属函数；表示第i个...

【专利技术属性】
技术研发人员：程锦，张杨燕，刘振宇，谭建荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33