組合近似模型預測設計方法及應用研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、產品預測設計技術是隨著科學技術發(fā)展和計算機仿真技術的廣泛應用而發(fā)展起來的一門新興的科學技術。預測設計技術的核心是在產品設計過程中建立預測模型,對其各項性能進行預測。以往機械產品預測設計模型的建立,主要以CAE為依托,利用相關的CAE軟件對產品進行仿真分析,得到仿真設計模型,用于指導試制樣件。然而對于復雜產品,將仿真設計模型用于預測設計不僅計算復雜、耗時昂貴,而且較難使用智能優(yōu)化方法進行優(yōu)化設計。
  近年來,通過眾多學者的研究,近

2、似模型技術可以有效地簡化復雜系統(tǒng)或者復雜產品的設計過程,節(jié)約CAD/CAE仿真昂貴的計算成本,并且可以方便的應用啟發(fā)式算法,達到優(yōu)化設計的目的,對現(xiàn)代機械產品的研發(fā)有重要的指導意義和借鑒意義。然而,使用近似模型建立預測設計模型時依然面臨很多問題,對于昂貴仿真得到的有限樣本,近似模型類型的選擇原則、近似模型的精度和近似模型優(yōu)化結果的可行性,仍然是一個艱巨的課題。
  為此,本文以國家重點基礎項目研究基金(No.A0920131001

3、)和兵器工業(yè)集團某所的軍工項目(No.20140661)為研究背景,研究特種車輛部件的設計問題,提出一種組合近似模型預測設計方法,并且考慮機械設計中的保守預測,進而將兩者結合。本文的主要工作主要包括以下三個方面:
  (1)提出一種組合近似模型方法。對復雜工程問題建立預測設計模型時,不再單一的使用一種近似模型,而是使用近似模型集。將進化多Agent策略引入組合近似模型,實現(xiàn)對基本近似模型自身參數(shù)的進化,最小化擬合過程中的均方根誤差

4、,得到基本近似模型的權值,進而將他們組合,形成組合近似模型。分析函數(shù)和工程實例實驗表明,該組合近似模型具有更好的預測精度和魯棒性。
  (2)提出一種保守近似模型預測設計方法。在建立近似預測設計模型時,引入安全裕度,保守地預測產品結構分析中的最大應力、使用壽命等相關性能,從而保證了優(yōu)化設計結果的可行性。使用交叉驗證法根據(jù)具體問題需要的保守水平,設計相應的安全裕度。提出一種小樣本處理技術,并且使用組合近似模型擬合誤差累積分布函數(shù),得

5、到基于組合近似模型的保守近似模型預測設計方法。分析函數(shù)和工程實例實驗表明,在指定保守水平時,本方法預測結果具有較好的精度。
  (3)基于上述研究成果,構建了特種車輛型號研制預測設計平臺,有效管理車輛部件研發(fā)過程中的設計數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)和試驗數(shù)據(jù)。集成組合近似模型預測設計系統(tǒng),進行數(shù)據(jù)分析預測研究,為實現(xiàn)預測設計和優(yōu)化設計提供數(shù)據(jù)支撐。以某車型驅動橋殼的預測設計為例,驗證了基于本文方法的預測設計平臺的有效性。
  本文課題以基

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