基于可靠指标的路灯安装车臂架结构优化设计,   广州路灯安装车出租

        基于可靠指标的路灯安装车臂架结构优化设计,   广州路灯安装车出租, 广州路灯安装车租赁, 广州路灯安装车多少钱  从上世纪中期开始，概率统计方法和优化技术开始应用于工程结构设计。结构可靠性是要求结构在规定的时间内、在规定的条件下，完成指定功能的能力，在结构设计中显得十分重要。结构优化设计在工程设计上得到越来越高的重视，并取得巨大经济效益。随着对这两门学科的深入研究，集可靠度分析与优化设计两种优点于一体的可靠性优化设计理论也受到人们的重视，并催生出一门新的学科一结构可靠性优化设计。基于可靠度的优化模型优化设计是通过不断改变设计变量的值来求寻求目标函数最小值（或最大值）的过程。在工程设计上求解结构的最小总质量最常见。设优化模型具有个设计变量，在满足和的约束条件下，求取目标函数的最小值，其优化设计数学模型、基于可靠度的结构优化设计是在结构设计过程中引入概率论，考虑了几何尺寸、材料和载荷的随机波动性。该方法要求在满足规范要求的可靠度下，考虑如何求解整体结构的质量最小化，如何产生最佳经济效益。基于可靠度的优化设计是集可靠度理论与优化设计于一体，每一种可靠度指标对应着一种优化设计方案。使设计者较容易得到风险性与总投资之间的关系图，方便设计者在产品安全与成本之间找到最优平衡点。

     对结构可靠度优化设计的研究主要包含三方面：仅约束条件是可靠度的函数、仅优化目标是可靠度的函数、约束条件和优化目标都是可靠度的函数，本文对路灯安装车臂架进行优化设计时采用仅约束条件是可靠度的函数。其最小化结构的重量或费用的数学模型为：是设计变量；是目标函数，可以是结构的重量、总费用；广表示许用的可靠指标。用基于可靠指标的优化数学模型（式替代了常规结构优化数学模型式中的位移和应力约束。将几何尺寸、材料和载荷的随机波动性考虑到结构设计和优化中，较为真实的反映实际情况，使优化结果更合理，更安全。中基于可靠度的优化软件功能介绍软件有自动化、集成化和最优化这三大功能。自动化功能功能可以对软件进行自动化启动、过程的监视和控制。集成化功能。在进行结构设计时，常常会用到多种软件及多个领域的专业知识，又因各个软件、各个领域都具有较强的专业性，要求设计人员进行单独分析。因此，在设计中交互性比较弱，而且还有可能在数据传递时发生失误。而可以将多种软件集成在一起，进行统一的分析。因此与以前逐个软件逐个分析方法相比大大缩短设计周期。最优化功能。研究表明，在产品做优化设计过程中没有单一的优化技术可言。软件中提供两种解决方案。第一，为用提供交互式完备优化工具集。第二，提供一种多学科优化操作，这也是更重要的功能。具有把所有的优化算法组合起来的能力，能够处理复杂模型的优化设计。

        设计优化方法有四大类：优化方法、试验设计（正交试验、数据文件、超拉丁抽样试验等、抽样方法高阶响应面、泰勒级数近似法、等、质量工程方法（可靠性分析和优化、模型、稳健性设计等。通过使用各种方法或组合多种方法，可以对复杂的工程问题进行求解。在实际工程中具有非常重要的意义。该功能可以实时监控计算过程，并且可以实时地对问题进行查看和探索。此外，数据分析功能还可以对数据进行统计分析，能够自动地建立近似模型并进行优化设计的探索。优化技术优化技术可分为三大类：数值型优化技术、探索型优化技术、专家系统技术。数值型优化技术该技术首先假定参数空间上是单峰值、凸性和连续的。

     优化技术有：外点罚函数法、修正可行方向法、联系线性规划、广义既约梯度法、直接搜索法、可行方向法、混合振型优化、连续二次规划法一、连续二次规划法一、逐次逼近法。探索型优化技术中探索型优化技术包括：遗传算法、批处理遗传算法、模拟退火算法。遗传算法在优化工程中，优化技术产生一系列设计点，然后依次把他们传送给仿真码进行评估，评估结果沿着相反的路径传送给相应的优化技术。在批处理遗传算法中’所有新种群的个体作为一个整体传送给。再把他们传送个一个特殊的仿真程序，该程序可以同时评估多个设计点，评估结果作为一个整体再按原路返给中的遗传算法程序，遗传算法程序再将这些评估结果转化为一个评估过的群体，也就是说，基本的计算路径是不变的，只是计算单位以群体代替了个体专家系统技术专家系统技术为用提供自定义优化途径及方向。中这样的技术为“有指导启发式”搜索方法。如果用知道输入怎样影响输出结果的话，这种方法效率很高。

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      专家系统技术具有“有指导启发式”搜索法（仅仅考虑那些对优化结果有直接影响的参数。这可通过用提供的相关表获得。在相关表中用可以单独的描述每一个参数以及它的特征。通过对参数的描述，就可以知道如何改变参数的值。通过可以很便捷地查看日志文件，通过日志文件就可以很清楚的了解优化过程的各种决定。方法的核心就是能够通过相关表对每个变量即其特征进行描述，通过对每个参数的描述，知道以什么样的方式改变参数才能对输出结果影响最有利。基于可靠度的路灯安装车臂架结构优化模型如何在安全性与成本之间找到合理的平衡点成为路灯安装车在激烈的竞争中生存下来的法宝。由第四部分所计算的臂架结构的可靠度可知，臂架系统存在可靠度分布不均的问题，有的可靠度较高，造成成本不必要的增加，有的可靠度相对较低，安全裕度不足，因此需要对臂架结构进行以可靠度为约束的优化计算。优化工具采用软件，以达到可靠度的合理分配，节约资源，降低成本的目的。优化变量本文中的路灯安装车臂架为析架形式，优化目标为整个臂架结构的总质量，臂架结构的总质量受臂架系统中各杆件尺寸的影响及行走板板厚的影响。因此将杆件的所有参数及行走板板厚这个设计参数作为优化变量。

       表优化变量优化变量初值范围 优化目标基于可靠度优化设计的路灯安装车臂架结构目标函数。一路灯安装车臂架初的初始费用；一路灯安装车臂架的失效费用；一路灯安装车臂架的失效概率。在优化模型中设计人员要计算结构的失效费用是比较复杂的，为了简化计算，采用结构总重量最小为优化目标的目标函数。在路灯安装车臂架结构模型中，可以很方便的通过其总体积计算出结构的总质量，因此模型总质量的变化转化为求解模型的总体积变化。本文中通过后处理提取臂架结构的总体积，将其作为目标函数来优化，最后转化为结构的总质量。约束条件本文考虑了路灯安装车臂架结构的荷载、材料和几何尺寸的不确定性，这些约束条件以极限状态和可靠度的形式给出。其中功能函数及幻可通过模拟抽样数据拟合得到，可靠指标由第四部分可靠性计算结果得到，具体约束条件为：强度约束：强度功能函数，的可靠指标应满足：式中：一依次为各类杆件及行走板的可靠指标；——许用可靠指标，分别取和。杆件稳定性约束：杆件稳定性功能函数乏，可靠指标广应满足：一依次为各类杆件的可靠指标；许用可靠指标，分别取和。杆件刚度约束：各杆件长细比人，应满足：式中：各类杆件的长细比； 许用长细比，依设计标准取压杆许用长细比为拉杆许用长细比为整机刚度约束：路灯安装车臂架刚度应满足胃其中许用烧度。几何约束：几何尺寸应满足。按表取值。臂架结构的优化模型以可靠指标为约束的路灯安装车臂架优化的数学模型为：⑶《优化模型中以路灯安装车臂架结构的析架截面尺寸及行走板板厚这参数为优化变量以杆件可靠度、强度、刚度、整机稳定性为约束条件，将臂架结构总体积作为目标函数进行优化。基于可靠指标的路灯安装车臂架结构优化设计过程集成：首先把路灯安装车臂架优化设计所需的的多个环节集成到一起，然后才能进行工程优化。为用提供了程序集成功能，可以方便的完成路灯安装车臂架结构功能函数和可靠指标的求解。具体过程如图所示。问题定义：需定义路灯安装车臂架结构的约束条件及优化目标，按式以可靠指标为约束条件的优化数学模型进行问题的定义。

      移率变异概率交叉概率数据分析：在路灯安装车臂架优化过程中，可以对优化进程实时监控。方便改进设计方案。目标函数的优化进程如图所示。进化过程的个体数对应着运行次数，目标函数是结构的总体积，优化进程向着体积最小的方向进化，如纵坐标所示。由图可以看出结构总体积最后趋于一个稳定值，即为结构最终的优化结果。路灯安装车臂架结构系统优化结果在优化结果中，读取最优解的各优化变量，有的优化变量明显变小，对结构的整体质量有减轻作用，有的优化变量数值增大了一点，使结构的长细比、强度、杆件稳定性有所提高，结构更加安全。这也消除了有的杆件可靠度过高有的杆件可靠度裕量不足的问题。再将各个体积乘上相应的密度即可得到最后整体臂架系统的总质量。总质量在优化前后变化情况。可以得出如下点结论：优化后结构总质量减少了，质量较优化前减轻了降低了产品的制造成本。优化后可靠性分析结果表明，结构的强度和稳定性均达到可靠度指标，使得结构整体稳定性大大提升，且可靠度指标余量不多，合理的利用了资源。小结借助软件提供的优化平台，通过的集成自动化功能，以杆件的强度可靠指标、整个臂架系统的刚度、杆件的稳定性为约束条件，以结构质量最小为优化目标，利用多遗岛算法对结构进行优化。优化结果使得杆件的可靠指标控制在之间，实现了可靠度的最优分配，臂架结构质量减少了，在安全性与成本之间找到了合理的平衡点。

      本文针对某型桁架式路灯安装车试制车的臂架结构建立了高效可行的可靠性分析及优化设计方案，通过有限元法、模拟抽样、集成自动化手段，完成了路灯安装车臂架结构的可靠性分析及基于可靠指标的优化设计。结论在软件中建立路灯安装车臂架结构的参数化摸型，对整体桁架进行模态分析，得到桁架的前八阶固有频率和振型，人的行走频率（不会激励桁架出现共振危险。在的中对路灯安装车臂架结构进行可靠性分析：利用蒙特卡罗法中的拉丁抽样法对模型进行抽样计算，得到臂架系统各杆件类型及行走板的可靠指标。在中选用响应表面法这一概率设计方法对臂架系统进行可靠性分析，利用没有带交叉项的二次函数作为回归模型，拟合响应表面，得到臂架结构各杆件的可靠指标。将蒙特卡罗法和响应表面法的分析结果相比较，结果表明在本论文中两者误差不超过可靠性的计算结果与真实很逼近。可靠度计算结果表明，各个杆件之间可靠度差异较大，分布不均，有的设计过于安全，有的安全度稍微不足，因此借助软件提供的优化平台，通过的集成自动化功能，以杆件的强度可靠指标、整个臂架系统的刚度、杆件的稳定性为约束条件，以结构质量最小为优化目标，以多遗岛算法对结构进行优化。优化结果实现了可靠度的最优分配，都将各个杆件的可靠指标控制在之间，在安全性与成本之间找到了合理的平衡点。优化结果使得整个臂架质量较原来减少了大大降低了制造成本。本文的研究还不够完善，存在以下不足：本文中都认为杆件之间及失效模式之间是相互独立的，并没有考虑相关性这一因素的影响，在后续的工作中可以对杆件与杆件之间的相关性进行研究。在进行相架臂架结构可靠性计算时，本文只考虑了蒙特卡罗法及响应表面法这两种模拟方法，并没有进行深入的数值、模拟计算。在后续的研究中可以从数值方法上进行深入研究。

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