設計方案評價及結構可靠性穩健設計研究

李中華

摘要：隨著我國經濟的發展，企業對于設計方案有著更高的要求。新的設計理念受到了研究人員的廣泛關注。而對于設計方案的評價過程對于工程的實施有著非常重要的作用。機械結構的可靠性穩健設計受到了很多因素的影響。通過對于這些因素的分析對于研究機械結構的可靠性有著非常重要的意義。筆者通過對設計理念以及可靠性靈敏度的分析來研究設計方案評價和結構可靠性穩健的設計。

關鍵詞：鞍點逼近；靈敏度；可靠性穩健設計

中圖分類號TH12 文獻標識碼A 文章編號2095-6363（2016）06-0132-01

隨著我國科技的發展，機電產品的性能和可靠性越來越受到人們的重視。機電產品的高性能的作用適應了各個領域的需求。這不斷的促進了我國設計方案的發展，提高了企業在國際中的競爭力。產品的設計主要是設計方案的確認，其次是設計理論的作用。人們對于設計理論的重視使得機械結構的可靠性的新理論不斷被人們所提倡。結構可靠性穩健設計主要包含了所要設計的產品的性能、可靠性等。這對于研究機械結構的可靠性穩健具有非常重要的價值。

1.灰色理論及信息公理的概述

設計方案的評價在設計的過程中有著非常重要的作用。傳統的評價方法具有一定的人為性，在一定程度上影響了設計方案評價的客觀性。在本文中，筆者通過對灰色理論和信息公理的概述來提高設計方案評價的客觀性。這種方法使得設計方案的評價具有了一定理論依據，提高了設計方案的評價的效率。

1.1灰色理論的概述

灰色理論是由學者鄧聚龍創建的并且灰色理論主要闡述了部分信息已知。在灰色理論中，通過白化權函數可以將觀測對象進行分類。這些類別都具有多個特征。白化權函數主要分為灰數的白化權函數和典型的白化權函數。在設計方案評價中，灰色的白化權函數能夠對模糊信息進行處理，之后再進行量化，達到模糊描述的目的。而典型的白化權函數根據目標灰數的內涵特征又可以分為上類白化權函數、中類白化權函數和下類白化權函數。

1.2信息公理的概述

信息公理通過對設計價值的定量分析來選取最好的設計方案。在信息公理中，如果實際的評價不再設計范圍之內，那么設計方案將不能滿足設計的要求。通過信息公理的描述，最好的設計方案的信息含量將是最小的。信息公理的引用為設計方案提供了很好的評價。決策者可以通過信息公理對于各項指標進行規范化的處理，使設計方案的評價過程更加的科學化。這在一定程度上為設計方案的評價提供了有利的依據。

2.基于鞍點逼近的可靠性靈敏度分析

結構的可靠性穩健的設計已經深入到結構設計的各個階段。結構的不確定性因素往往影響著結構的可靠性穩健設計的分析。因此，可靠性靈敏度設計在實際的可靠性分析中顯得尤為重要。目前，結構可靠性靈敏度設計有著非常快速的發展。國內外的大量學者都提出了關于結構的可靠性靈敏度設計的分析方法。而將鞍點逼近理論引入到可靠性靈敏度的分析中有著非常重要的意義。這種方法提高了設計的準確度，使得結構的可靠性穩健設計更加的精確。

2.1鞍點逼近理論

鞍點逼近理論通過矩生產函數、線性極限狀態函數的利用，獲得了密度函數的近似值。在早期的復變函數中也應用到了鞍點逼近理論。目前，由于設計方案中的數據的缺少，鞍點逼近理論主要被應用與小樣本情況中，提高了計算的效率，改善了結構的可靠性和靈敏度。鞍點逼近理論提高了設計數據的準確率和效率，提高了結構可靠性穩健設計的精確度。

2.2鞍點逼近的可靠性靈敏度分析

研究人員通過對鞍點逼近理論和可靠性設計理論的有效結合，提出了基于鞍點逼近的可靠性靈敏度分析的方法。首先，可靠性靈敏度的分析方法對于結構的可靠性設計和可靠度的校驗具有一定的作用。其次，對于結構的可靠度，可靠性靈敏度的分析方法不僅能夠滿足人們對于數據的精準的要求，還能夠提高數據的計算效率。在計算過程中，如果可靠性靈敏度的數值較大則會更加的精確，如果數值過小，則會提高數據的計算效率。

3.基于靈敏度附加目標函數可靠性穩健優化設計

3.1基于隨機攝動法的優化設計思想

在對結構可靠性穩健的設計過程中，設計人員能夠通過設計參數來得到結構的可靠度。設計人員通過隨機攝動法能夠減少設計過程中的計算的工作量，提高了設計人員的工作效率。這種方法提高了結構可靠性穩健設計的正確性，使得結構更加的穩定和安全。

3.2基于靈敏度附加項的可靠性穩健優化設計模型

結構可靠性穩健設計方法是將可靠性設計和穩健設計相結合的一種設計方法。基于靈敏度附加項的可靠性穩健設計理論是通過對結構的穩健設計來優化結構的設計方案。這種方法在一定程度上使得結構可靠性穩健設計理論有了一定的發展，擴展了結構可靠性穩健設計理論的使用范圍。

4.載車臺結構的可靠性靈敏度分析

4.1新型立體車庫載車臺設計

對于新型立體車庫載車臺而言，研究人員在設計的過程中必須考慮到加工和存取車等的因素。因此，研究人員通過采用各種技術設計出了旋轉式立體車庫，提高了結構的可靠性和可靠度。這種設計的成本較低，占地面積少，節約了大量的土地資源。另外，旋轉式立體車庫的結構比較的新穎，能夠有效的增加停車位，提高了車位的利用率。因此，這種旋轉式立體車庫比較適合應用于停車較多的區域，包括商場、旅游地區等。

4.2載車臺的可靠性靈敏度分析

載車臺的可靠性靈敏度更加的準確，減少了設計過程中的計算量，提高了設計的效率。由于載車臺的可靠性靈敏度分析方法對于隨機變量沒有更多的要求，因此，載車臺的可靠性靈敏度的設計更加的符合實際情況，使得設計結果更加的科學化。載車臺的可靠性靈敏度的分析方法也適合于其他機械結構的可靠性穩健設計。因此，載車臺的可靠性靈敏度的分析方法具有一定的參考價值。

5.結論

綜上所述，隨著我國社會的發展，各個領域都有著日新月異的提高。我國企業對于設計方案評價及結構可靠性穩健設計有著更高的要求。目前，設計人員將灰色理論和信息公理引入到了設計方案評價和結構可靠性穩健設計中，并且通過將鞍點逼近理論與可靠性靈敏度有效的結合，提高了結構可靠性穩健優化的設計。通過對載車臺結構的實例分析，研究人員發現這些方法的引入使得設計人員能夠選擇出更好的優化方案，促進了結構的可靠性穩健的設計，提高了我國機械結構的設計的發展。