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基于近似模型的车架不确定性多目标优化

作　者: 谢锋
导　师: 李伟平
学　校: 湖南大学
专　业: 车辆工程
关键词: 车架近似模型区间不确定性遗传算法多目标优化
分类号: U463.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 22次
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内容摘要

不确定性广泛存在于工程实际中，考虑不确定性因素对目标响应的影响有着重要的意义。目前不确定性优化方法主要有概率优化、模糊优化、凸模型优化以及区间优化。概率优化和模糊优化需得到不确定量的大量分布信息，以构建变量的精确概率分布或模糊隶属度函数。但是获取不确定量的大量分布信息在工程实际中往往非常困难或者成本太高。而区间优化只需获得不确定量的上下界信息，因此，区间优化具有更好的经济性和方便性。车架是汽车上重要的承载部件，车辆所受到的载荷最终都会传递给车架，因此车架的结构性能直接影响到整车的设计成败。由于车架材料在加工制造过程中，不可避免地存在着与材料性质、边界条件、初始条件、测量偏差等有关的误差或不确定性。这些误差或不确定性虽然在多数情况下数值较小，但耦合在一起可能使系统响应产生较大的偏差。因此考虑车架参数的不确定性影响对车架的设计有重要的理论和实际意义。本文在考虑车架参数的不确定性因素影响下，对车架进行多目标优化设计。首先构建了车架设计变量和不确定量与目标函数之间的近似模型，采用区间数描述不确定变量，建立了车架的不确定多目标优化模型，并且利用区间序关系将其转化为确定性多目标优化模型。然后在近似模型的基础上，将加入精英保持策略和去除重复个体的非支配排序遗传算法(NSGA-II)和隔代遗传算法(IP-GA)结合起来，求解此双层嵌套优化问题。由于双层嵌套效率较低，本文利用区间分析方法进一步将双层嵌套优化问题转化为单层嵌套优化问题。同样采用NSGA-II作为外层多目标优化算法，在近似模型的基础上，再次求解车架不确定性多目标优化问题。将两种方法得到的优化结果进行对比，得出区间分析方法的优越性。最后选取采用区间分析方法得到的一组解集进行有限元分析，验证了优化结果是有效可行的。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 研究背景和意义  10-11
  1.2 工程中不确定性因素的分类  11-12
  1.3 不确定性优化模型及研究现状  12-16
    1.3.1 概率优化方法  12-13
    1.3.2 模糊优化方法  13
    1.3.3 凸模型优化方法  13-15
    1.3.4 区间优化方法  15-16
  1.4 本文主要研究内容  16-17
第2章车架有限元模型和近似模型的建立  17-31
  2.1 引言  17
  2.2 车架有限元模型  17-23
    2.2.1 有限元基本理论  17-19
    2.2.2 几何清理  19
    2.2.3 单元类型选择和网格划分  19-20
    2.2.4 螺栓、焊接和悬架模拟  20-21
    2.2.5 车架载荷的加载  21-23
  2.3 常用近似模型技术  23-28
    2.3.1 响应面模型(RSM)  23-24
    2.3.2 Kriging模型  24-25
    2.3.3 支持向量机(SVM)  25-26
    2.3.4 径向基插值(RBF)  26-28
  2.4 拉丁超立方采样  28-29
  2.5 车架近似模型  29-30
  2.6 本章小结  30-31
第3章基于区间数的车架不确定性多目标优化  31-43
  3.1 引言  31
  3.2 区间数不确定性优化  31-37
    3.2.1 区间多目标优化模型的描述  31-33
    3.2.2 区间序关系及不确定目标函数的转换  33-35
    3.2.3 区间可能度及不确定目标函数的转换  35-37
  3.3 不确定性多目标优化算法  37-39
    3.3.1 多目标遗传算法  37-38
    3.3.2 隔代映射遗传算法(IP-GA)  38-39
  3.4 车架不确定性多目标优化  39-42
    3.4.1 目标函数的建立  39-40
    3.4.2 优化过程及结果分析  40-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章基于区间法的车架不确定性多目标优化  43-52
  4.1 引言  43
  4.2 区间分析方法  43-44
  4.3 基于区间法的车架不确定性多目标优化  44-49
    4.3.1 目标函数的建立  44
    4.3.2 不确定性优化问题的确定性化  44-46
    4.3.3 优化过程及结果分析  46-49
  4.4 两种方法的结果对比分析  49-50
  4.5 本章小结  50-52
第5章车架有限元分析  52-68
  5.1 引言  52
  5.2 车架静态分析  52-61
    5.2.1 车架强度指标  53-54
    5.2.2 车架刚度指标  54
    5.2.3 载荷工况分析  54-61
  5.3 车架模态分析  61-67
    5.3.1 模态分析的理论基础  61-62
    5.3.2 车架模态分析计算  62-66
    5.3.3 车架模态分析结果评价  66-67
  5.4 本章小结  67-68
总结与展望  68-70
参考文献  70-75
附录 A(攻读硕士学位期间发表的论文)  75-76
致谢  76

基于近似模型的车架不确定性多目标优化

内容摘要

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