刘佳[1]2002年在《基于随机模拟试验的稳健优化设计方法研究》文中指出全球经济的发展及市场竞争的白热化，使产品质量成为商家赢得用户的一个至关重要的因素。如何有效的提高产品质量，特别是从设计阶段提高产品的先天质量品质，已成为众多专家学者关注的课题。在此背景下，一种面向产品质量、提高产品性能稳健性的新设计方法——稳健设计应运而生。 现代稳健设计是以工程模型为基础，与计算技术、优化技术相结合的设计方法。本文把最优化设计方法和稳健设计思想有机地结合，提出一种基于随机模拟试验的稳健优化设计方法。通过分析实现设计产品稳健性的途径，建立了稳健优化设计目标函数；通过变差传递，控制设计参数的变差对设计函数的影响，保证设计解的稳健性；分析稳健优化设计质量特性的随机性，运用概率论与数理统计理论方法，利用随机模拟试验法对产品质量的统计特性进行计算和处理。 为了证明随机模拟试验的稳健优化设计方法的正确性、可靠性和实用性，本文以某二级圆柱齿轮减速器为设计实例，针对齿轮传动的设计特点，运用随机约束方向法对稳健优化设计数学模型进行求解，并将一般优化设计结果与稳健优化设计结果进行比较、分析，结果表明稳健优化设计得出的齿轮传动系统抗干扰能力强，质量稳定性好、可靠性高。
何新党[2]2014年在《多源不确定性结构可靠性分析及优化设计》文中研究说明不确定性普遍存在于机械(结构)系统当中，其不确定性来源是多方面的，包括客观不确定性和主观不确定性。单一的数学模型不足以对机械系统中的不确定性进行准确而全面的描述。因此开展多源不确定性结构可靠性分析及优化设计方法研究有着重要的理论和现实意义。本文从概率模型、模糊模型、非概率模型等多个角度对结构可靠性设计问题进行研究，建立了一些适用于复杂工程问题的结构可靠性分析方法，在此基础上开展了结构可靠性优化设计和稳健优化设计方法研究，其主要内容如下：1.基于概率可靠性模型，研究基于有限元仿真的复杂结构可靠性分析方法。以导弹吊挂结构为研究对象，基于PCL(Patran Command Language)实现了结构有限元分析参数化。将有限元仿真与可靠性设计理论相结合，开发了基于有限元仿真分析的导弹吊挂结构可靠性分析软件平台。2.基于模糊理论，研究了疲劳失效和共振失效下的模糊可靠性分析问题。采用隶属函数来描述结构疲劳失效的渐变过程，开展了模糊失效状态下的随机结构广义疲劳寿命可靠性分析。以叁角型隶属函数来描述结构的模糊共振失效区，建立了叁角型隶属函数下的结构广义共振可靠性分析模型。基于分解定理提出了λ水平截集下结构广义共振可靠性求解方法。3.基于凸集模型，针对工程实际中大量存在的“未知但有界”参数的结构可靠性分析问题，建立了一种基于空间填充设计的非概率可靠性分析方法。该方法从非概率可靠性定义出发，以获得不确定性影响下结构功能函数的上下界为目标，基于改进的优化拉丁超立方抽样方法，使更多抽样点移向变量的边界，以达到以较少的样本点填充变量的不确定性空间并快速确定功能函数上下界的目的。该方法简单实用，适用于复杂工程结构及系统的非概率可靠性分析。4.建立了一种基于重要抽样思想的结构非概率可靠性指标求解方法。从非概率可靠性指标的物理意义出发，将非概率可靠性指标求解问题转化为在标准化区间变量的扩展空间中以无穷范数度量的极限状态面上到坐标原点的最短距离问题。在此基础上，利用空间填充设计思想，在变量的扩展空间中找到结构失效域内距离极限状态面最近的点，然后在该设计点附近再进行重要抽样，最后通过寻优判据得到结构的非概率可靠性指标。5.建立了区间、椭球、超椭球叁种不确定性变量描述下的结构非概率可靠性分析统一模型。将均匀设计方法引入结构的非概率可靠性分析，该方法克服了传统随机抽样空间填充能力差的缺点，能够将样本均匀填充于结构的不确定性空间，因此大幅度的提升了分析的精度和抽样效率。在此基础上本文将该方法与ANSYS有限元软件相结合，提出了一种适用于复杂工程问题的结构非概率可靠性及参数灵敏度分析方法。6.研究了不确定性结构的优化设计方法及其在工程中的应用。在工程应用方面，建立了基于Matlab优化模块的结构可靠性优化设计技术框架，实现了基于Isight的6σ稳健优化设计和基于ANSYS概率设计模块的结构Taguchi稳健优化设计。在理论研究方面，采用均匀设计方法实现设计空间的均匀填充，基于加点准则建立了具有更好近似精度的Kriging模型，在此基础上基于双Monte Carlo方法，提出了考虑变量和代理模型双重不确定下的结构稳健优化设计方法。
叶南海[3]2011年在《机械疲劳寿命预测与可靠性设计关键技术研究》文中研究指明在汽车、工程机械、矿山机械、特种装备等关乎国计民生的诸多领域，其中机械结构关键零部件的疲劳损伤寿命预测与可靠度计算，多年以来一直是众多专家学者的研究热点。在疲劳损伤寿命预测方面，一般采用Miner准则、Coten-Dolan准则进行；而在可靠性设计方面，则是基于应力-强度理论的传统力学模型。然而，由于损伤模型中经验系数的存在以及传统计算方法的单一性，导致了疲劳寿命与可靠性优化的计算结果与真实值之间的偏离，在实际工作中产生安全隐患。因此，如何提高疲劳寿命预测与可靠性计算结果的准确性，并开展科学合理且有效的研究工作，就显得非常紧迫与必要。本文追踪国内外的相关研究进展，在Miner准则、Manson准则的基础上，提出了一种基于虚拟区间长度等分的改进疲劳损伤寿命分析模型，并与可靠度的高精求解结合起来，考虑到可靠性稳健元素，通过模糊数学理论和粒子群算法，对系统可靠性的稳健优化设计方法开展进一步研究。研究工作的创新点主要体现在以下方面：1)提出一种虚拟区间长度等分的疲劳损伤寿命计算模型。在传统Miner准则基础上，将疲劳载荷谱的加载工作应力/区间/频数进行虚拟化等分，建立了一种改进的疲劳损伤模型，并从理论层面证明其疲劳寿命的收敛性。通过与疲劳寿命仿真分析的计算结果比较，说明了虚拟区间长度等分模型计算结果的可信性，有效克服了Miner准则计算公式中经验系数所导致的计算结果不准确性，体现了改进损伤模型的先进与合理。2)曼森-哈尔福德损伤模型的改进研究。为提高疲劳寿命预测的准确性，对其模型计算公式中的拐点系数与幂指数等经验数据进行研究，探索其对疲劳损伤寿命计算结果的影响，并对其取值范围进行优化与理论研究。研究表明：改进的曼森-哈尔福德模型的疲劳寿命预测结果的准确性得到了提高，但与基于虚拟区间长度等分损伤模型相比较，还存在差距。3)可靠度高精求解模型与计算方法研究。根据已有的疲劳损伤寿命模型研究成果，在可靠度-应力-寿命（P-S-N）基本理论基础上，考虑到疲劳加载工作应力与强度参数的不确定性，分别建立起基于随机参数概率密度分布的干涉区间积分方法、梯形法则与辛普森法则的叁种可靠度计算数学模型，并实现可靠度的高精求解方法研究。结果表明：与传统计算方法比较，有效地提高了可靠度求解的计算精度和效率。4)基于可靠性的模糊多目标优化设计。在可靠度高精求解方法的基础上，考虑到疲劳工作应力、材料强度等参数的随机性，运用模糊数学的理论与方法，建立起基于可靠性的模糊多目标优化设计数学模型，多目标模糊函数适应值之间采用加权系数进行处理，并对加权系数取值开展了有效地研究。研究成果体现在多目标约束优化中引入了可靠性设计元素，算例表明，研究方法简单、实用，可以直接得到系统设计信息。5)基于改进粒子群算法（PSO）的可靠性稳健优化。提出了动态加速常数因子和速度自适应因子的两种改进PSO算法，结合可靠性与稳健设计理念，建立多目标的可靠性稳健优化设计数学模型，并实现数值求解。研究成果主要体现在改进的粒子群算法与可靠性稳健设计的有效结合，实现了机械系统可靠性的鲁棒设计。本课题的研究成果，可以很好的应用到车辆、工程机械、矿山装备等关乎国计民生的重大领域之中。应用算例表明，本课题的研究成果，具有较强的工程应用背景。
李亚平[4]2015年在《大型复杂产品质量参数规划动态博弈框架与模型研究》文中认为大型复杂产品研制水平是国家综合实力的重要标志,我国越来越重视大型复杂产品的发展。质量安全可靠是民用飞机、运载火箭等大型复杂产品最基本和最核心的要求,质量与产品核心(性能)参数密切相关,研究面向质量的大型复杂产品质量参数规划有重要的现实意义。首先揭示了大型复杂产品质量参数规划的实质是多参与主体协同选择和确定产品核心质量参数的过程,然后考虑产品统筹设计、零部件独立制造的事实,提出了以产品结构为基点、事件成功逻辑为支撑的符合整体性要求的大型复杂产品多层次质量参数规划PBS-STA-HoQ树状博弈框架,为设计者提供决策平台。接下来,基于PBS-STA-HoQ树状框架,本文主要构建了两大类大型复杂产品质量参数规划动态博弈模型。基于PBS-STA-HoQ树状框架,构建了大型复杂产品连续型质量参数规划动态博弈模型。针对质量波动性和人们的质量期望要求,构建了大型复杂产品质量参数规划博弈模型;基于人们对产品或零部件设定的质量预期置信水平,设计了基于PBS-STA逻辑门的叁种可靠度函数,构建了大型复杂产品质量参数规划博弈模型。分别设计了两种模型的求解流程和智能算法,证明了模型必然存在最优解的结论,揭示了最优解是大型复杂产品质量参数规划动态博弈的一个“子博弈完美纳什均衡”,验证了设计结果的可信性和稳定性。动态博弈模型为大型复杂产品质量参数规划决策者提供了一种在不确定环境下有效确定连续型设计变量值的新思路和新方法。基于PBS-STA-HoQ树状框架,构建了大型复杂产品离散型质量参数规划动态博弈模型。针对大型复杂产品参数选择和灰靶模型核心思想均是在优化意义下的满意区域寻求一个相对最优的方案,构建了一类基于灰靶方法探求“中靶”区域内最优解的大型复杂产品参数规划博弈模型,该模型可用于确定参数选择“中靶”区域和最优参数水平组合。以飞机最大起飞重量和翼载的设计为例,构建了飞机设计(部分)PBS-STA-HoQ树状框架,将两种大型复杂产品质量参数规划博弈模型分别运用到设计中,结果显示:可靠度参数优化设计结果明显优于基于质量波动期望的设计结果。
赵轲[5]2014年在《基于CFD的复杂气动优化与稳健设计方法研究》文中指出飞行器气动优化设计是现代CFD(Computational Fluid Dynamics)技术与优化搜索方法相结合而形成的一个新的研究方向，是飞行器设计学科的重要组成部分。随着航空科技的发展，对各类飞行器提出的各类性能需求不断增加，同时要求也不断提高，给飞行器气动特性设计提出了更多更复杂的设计要求，引发了高维多目标设计问题；同时气动外形也更加复杂，需要对外形进行精细设计，这使得设计变量数目不断增加，造成了多设计变量问题；对于工程设计，要求飞行器性能更加稳健可靠，需要通过设计来减小不确定性因素对飞行器性能的影响，对于气动设计需要开展稳健设计问题研究。围绕飞行器复杂优化问题和稳健性设计问题，本文首先开展了气动数值模拟方法的研究，开发了一套高效可靠的CFD计算程序，为气动优化奠定了基础。进一步研究了气动外形参数化方法，优化算法以及代理模型方法，以松散式代理模型管理框架耦合以上要素建立了气动优化平台。在本文优化设计平台的基础上开展了复杂气动优化问题研究和基于不确定分析的气动稳健性设计研究工作。本文主要完成了以下几个方面的工作：1.针对飞行器气动外形设计，开发了一套数值求解RANS(Reynolds Averaged Na-vier-Stokes)方程的高效气动分析程序，通过典型的航空气动算例验证了该程序的气动分析精度。研究了分区拼接网格的划分与边界插值策略，保证复杂流场计算精度要求的前提下，降低计算难度，提高计算效率；第二，针对边界层转捩对气动外形优化设计的影响，开展了当地变量转捩模式研究，并将其引入CFD数值计算系统，进行了典型的边界层转捩数值模拟，为层流技术研究应用奠定了基础。2.为了解决复杂气动外形高效优化设计技术问题，针对构成气动外形优化设计方法中的参数化方法、代理模型技术、优化搜索算法叁要素开展研究。首先，研究了多种翼型机翼参数化方法，包括CST参数化方法，FFD参数化方法，实现了从翼型到机翼以及到全机气动外形的参数化建模。针对叁维复杂外形精细化设计，开发了基于NURBS基函数的FFD方法，有效解决了以Bezier基函数为基础的FFD参数化方法设计空间不足，设计变量相关性强的问题；第二，开展了代理模型技术研究，重点以Kriging代理模型为例，研究了设计变量维数对代理模型精度的影响，结果表明随着设计变量数目的增加，代理模型精度急剧下降，构造代理模型所需样本数目迅速增加，出现了代理模型“维度灾难”问题。结合传统的基于松散式代理模型管理框架的气动外形优化设计方法，发现了由于受多设计变量对代理模型精度影响，导致了优化搜索过程中基于代理模型优化结果的“精度冻结”问题。针对多设计变量下的代理模型问题，建立了基于空间分区的代理模型构造方法，提高了代理模型精度和构造效率，并以此为基础提出了基于分区代理模型的协同优化管理框架，以典型的BWB(Blended-Wing-Body)布局运输机气动外形精细化设计为例，完成了BWB气动外形精细化优化设计，验证了优化设计方法。3.开展了高维多目标优化研究，针对传统多目标优化算法收敛困难及优化结果难以进一步决策等问题，采用PCA(Principal Component Analysis)分析方法进行高维多目标问题的主要目标提取，针对该方法存在的问题，结合改进ε-constraint优化方法和工程分析，建立了分层多级约束优化设计方法，采用该方法系统地进行了旋翼翼型气动优化设计研究，优化结果表明分层多级约束方法很好地解决了旋翼翼型高维多目标设计难题，最终得到了一套先进的旋翼翼型族。4.开展了气动稳健设计研究，针对传统的不确定性分析方法(蒙特卡洛取样方法)计算耗时，效率低下等问题，引入PCE(Polynomial Chaos Expansion)混沌多项方法，以少数求积节点来构造不确定性响应模型，提高了分析计算效率；耦合PCE不确定分析方法和优化设计系统建立了考虑飞行状态不确定性的气动稳健设计模型，通过超临界翼型稳健设计对文中方法进行了验证，并与传统的基于MCS(Monte Carlo Simulation)模拟的稳健设计方法进行了对比，结果表明本文方法是高效可靠的，在此基础上开展了层流超临界翼型稳健优化设计工作。
高娓[6]2007年在《基于神经网络的机械零件可靠性稳健设计》文中进行了进一步梳理结构的安全与可靠是机械结构设计的主要目的之一。在结构设计过程中,不确定性因素是固有的,如果不考虑其材料、外载荷及几何尺寸等参数的随机性,仅将它们看作是确定性变量进行优化设计,结构的安全性能将得不到充分的保障,产品的质量就会受到影响。而将可靠性设计方法和优化设计技术有机地结合在一起,可以帮助设计人员建立合理的机械结构的安全容限并控制随机参数对机械结构安全的影响,使所预测的机械结构的工作性能与实际工作性能更加符合,得到既有足够的安全可靠性,又具有一定经济性的优化结构。因此进行可靠性优化设计方法的研究具有十分重要的意义。本文在总结国内外结构可靠性研究现状的基础上,将神经网络技术应用于机械零件可靠性稳健设计领域。BP神经网络是目前研究和应用最为广泛的一种网络模型,并且在不同的研究领域取得了大量成果,本文充分利用其函数逼近功能、非线性映射功能、鲁棒性和容错能力,较好地解决了可靠性研究中的一些难点问题,为结构可靠性分析和可靠性稳健优化设计的求解提供了一种新途径。本文的主要研究内容为：针对在工程实际应用中很难给出极限状态函数的具体显性表达式,以及随机有限元法和响应面法的缺陷问题,本文将有限元数值分析、神经网络技术、可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度技术和稳健设计方法有机结合,提出了机械零件可靠性稳健设计的神经网络方法。本文采用均匀试验设计法来确定有限元分析的样本和试验方案,通过有限次有限元数值分析计算获得的最大应力的准确数值解,将他们作为神经网络模型的样本数据,利用神经网络模型模拟获得最大应力之间的关系,将神经网络模拟确定的最大应力与可靠性理论相结合,并以训练好的神经网络模型来替代有限元程序进行分析计算,最后将可靠性优化理论、可靠性灵敏度技术和稳健设计方法相结合,进行基于神经网络的可靠性稳健优化设计,这将提高计算效率和节省试验成本。本文提出的基于神经网络的可靠性稳健设计方法,利用神经网络的非线性映射能力和泛化能力,可以任意精确地逼近结构参数与结构响应之间的函数关系。因此,通过在实际结构可靠性分析中的应用,可以有效解决复杂结构可靠性分析中没有给出功能函数显式表达的问题,简化了计算过程,同时可以获得较高的计算精度,具有很好的工程实用价值。
李佳玮[7]2014年在《MEMS压力传感器稳健设计方法研究》文中提出MEMS传感器以硅为材料,采用微机械加工工艺和集成电路制造工艺来制造,实现传感器结构的微小化、集成化。MEMS传感器被广泛应用在工业自动化、航空航天、电子通讯、汽车电子、环境监测、农业、生物医疗、军事等领域。本文设计的MEMS压阻式压力传感器测量范围为0-100KPa,首先利用了传感器基础理论知识,包括半导体压阻效应、弹性膜片变形小挠度理论、惠斯通电桥等,分析了传感器工作原理,在此基础上,完成传感器硅杯结构尺寸参数和力敏电阻尺寸参数的设计：建立传感器叁维实体模型,运用有限元仿真软件对传感器弹性薄膜在外界载荷下的应力进行分析,并结合路径积分法建立传感器输出电压仿真模型,依据仿真结果分析影响微传感器输出特性的主要结构尺寸和性能参数；分析MEMS压力传感器设计和加工过程中可能出现的各种不确定性因素,确定不同条件下影响传感器主要性能的关键参数,选取适当的方法建立稳健设计模型,对传感器的结构参数进行稳健设计。本文主要应用了田口稳健设计方法和基于随机模型的稳健设计方法。在田口稳健设计中,确定了可控因素和噪声因素水平,根据正交表确定了正交试验方案,通过仿真试验获得各因素对目标性能影响的参数,对其进行方差分析得到质量特性最佳时的设计参数组合；在随机模型的稳健设计中,确定了设计参数、噪声因素、质量特性、约束条件,建立基于随机模型的稳健设计的数学模型,并编程计算,获得稳健设计参数。对比田口稳健设计方法和一般优化设计后的结果,可以看出在稳健设计得到的新参数组合下,传感器的质量特性优于一般优化设计后的。基于随机模型的稳健设计中不仅考虑了设计变量的容差问题,还充分考虑了影响传感器性能的噪声因素,通过建立随机模型和编程计算,得到了带有容差的稳健设计参数,这是其他设计方法所不能实现的。该方法能够使传感器在制造、使用及材质等方面发生变差时,其性能指标仍具有稳健性,从而提高了传感器的质量。
陈入领[8]2003年在《稳健设计进程策略的研究及实践》文中指出本文在系统地回顾稳健设计的发展史和国内外研究现状的基础上、对稳健设计方法学现有的各种模型的特点进行了深入地分析比较。 之后，充分利用容差模型法和田口方法这两种方法的优缺点之间所具有的强烈互补性，提出了基于容差模型法和田口方法的叁阶段稳健设计进程策略，针对工程问题优化模型不同的求解难度，又分成数值计算型稳健设计进程策略和解析计算型稳健设计进程策略，从而实现高效的求解效率和高精度的优化解。 通过减振器测试台锁紧装置的稳健设计和具体实物产品，验证了数值计算型稳健设计进程策略的可行性和高效性，同时也展示了对于微型机构、微型机械系统的设计而言，稳健设计方法具有很好的应用可能性和设计效果。 在综合考虑设计变量和参数变异的情况下，实现了可调式线性油压减振器的稳健设计，这不但验证了解析计算型稳健设计进程策略的可行性和实用性，也充分表明了根据模型具体求解情况的不同，可对解析计算型设计进程进行相应变化。而且其实现可调式线性油压减振器性能和成本间最佳平衡的分析思想和所得相关结论，对一般减振器的设计、制造和使用同样具有借鉴意义。
董俊红[9]2010年在《基于微型客车操纵稳定性的悬架参数优化设计》文中研究指明操纵稳定性不仅影响汽车驾驶的操纵方便性,而且也是决定汽车高速安全行驶的一个重要因素,人们称之为“高速车辆的生命线”。随着对汽车安全性能要求的提高,汽车的操纵稳定性日益受到人们的重视；同时虚拟仿真软件种类的不断增多也为汽车多工况仿真试验提供了可能,由此利用虚拟样机技术在整车开发阶段预测车辆性能并对其进行优化也越来也受到汽车生产企业的重视。本文结合与某汽车公司的微型客车底盘开发项目,采用多体系统动力学理论和方法,运用ADAMS软件建立目标车的虚拟样机模型,分别进行了悬架性能及整车动力学性能仿真,完成了前悬架性能灵敏度分析及优化和整车动力学特性的稳健性优化设计。具体研究内容包括：1.从理论上阐述前轮定位参数、轮距对整车操纵稳定性的影响。针对参考车型存在轮胎磨损的问题,建立了麦弗逊式前独立悬架和转向系统模型,通过灵敏度分析找到影响悬架特性的关键因素,运用响应面方法建立悬架特性与悬架关键因素之间的回归模型,进行优化,在一定程度上改善轮胎磨损,并为悬架正向开发流程中合理布置硬点坐标提供了参考。2.目标车完全借用参考车型的前悬架和转向系统,因此在前悬硬点优化的基础上,根据所提供的整车各系统特性参数,利用ADAMS/Car建立目标车的整车动力学模型,并验证模型的正确性,通过整车操纵稳定性仿真试验,发现该车的不足转向度较低。3.结合表征稳态响应的参数,对稳态响应的因素进行了分析。重点分析了影响汽车侧倾时左右车轮两侧垂直载荷重新分配的因素,找出影响稳态回转特性的车辆结构参数,发现前后悬架侧倾角刚度的合理匹配能够在很大程度上改善整车的转向特性。4.根据汽车行驶中存在的实际问题,引入稳健性概念。以稳态回转工况下的综合评分为评价指标,考虑使用过程中承载量、质心位置变化对转向特性的影响,分别运用田口方法和基于响应曲面的稳健性设计方法对影响整车转向特性的悬架参数进行优化设计,通过蒙特卡罗随机试验方法对优化的可靠性进行验证,取得了良好的效果,这也是本文的创新点。
张宇[10]2009年在《基于稳健与可靠性优化设计的轿车车身轻量化研究》文中研究说明减轻汽车自重是节约能源和提高燃油经济性、减少环境污染的最基本途径之一。车身重量约占整车重量的40%左右，车身的轻量化对于整车的轻量化起着举足轻重的作用。在车身轻量化实际工程应用中，由于工艺制造、环境变化、人为操作等环节中的不确定性因素使得零部件的板厚及材料性能参数（屈服极限、强度极限、弹性模量等）与名义设计值之间存在一定的变差，这些随机变量的变差直接影响汽车的各项结构性能，致使轻量化方案缺乏可靠性，从而丧失实际工程可行性。本文针对现有车身结构形式，从轿车车身轻量化的参数设计角度，基于稳健与可靠性优化设计的理论方法，计及板厚、材料性能参数的变差及其对各项结构性能的影响，开展对轿车车身轻量化方法及工程应用的研究，主要研究工作及结论如下：(1)复杂近似建模方法拟合结构耐撞性能指标的对比分析研究车身结构复杂系统具有设计变量多、结构性能响应非线性强等特点，针对二次多项式响应面进行轿车耐撞性等强非线性性能指标的拟合建模远远不能满足精度与计算效率要求的问题，基于试验设计和近似拟合理论与方法，引入机器学习领域的新方法―――支持向量回归(Support vector regression, SVR)，围绕结构耐撞安全性能指标的拟合建模，从拟合精度与计算效率两方面，与移动最小二乘(Moving leastsquare, MLS)、人工神经网络(Artificial neural network, ANN)、克罗格(Kriging)、径向基函数(Radial basis function, RBF)四种常用近似拟合方法进行了对比、分析研究，旨在提供一种先进的适合建立车身强非线性结构性能指标的拟合方法。研究表明，支持向量回归方法在拟合精度及计算效率上具有明显的优势，更适合应用于建立车身强非线性结构性能指标的近似拟合模型。(2)基于支持向量回归的车身结构性能指标自适应建模方法研究为提高近似拟合模型在最优解处的预测精度，从而得到具有工程可实施性的优化设计方案，基于利用有限元仿真检验最优设计解的思想，针对车身结构性能指标拟合建模中的自适应反馈方法进行了研究。通过对具体检验内容的研究，提出了自适应反馈过程的重要判别依据，建立了基于支持向量回归的自适应拟合建模方法。依据建立的设计流程与步骤，针对车身前部结构轻量化的工程实例进行了研究，验证了该方法的可行性。基于支持向量回归的自适应建模方法利用有限元仿真分析手段对最优设计解进行检验，并将最优设计解的样本信息反馈至近似拟合模型，保证了最优设计解与仿真分析结果的一致性，从而有效提高了拟合模型预测最优设计解的精度，为稳健与可靠性优化设计提供了高精度的近似拟合建模方法。(3)基于蒙特卡罗(MCS)的稳健与可靠性优化设计串行优化策略研究针对目前稳健与可靠性优化设计中的传统双循环优化策略计算效率低、求解不稳定的问题，基于解耦优化与可靠性分析过程的思想，对串行的优化策略进行了研究。通过对约束界限移动步长及约束界限值计算方法的研究，实现了串行优化策略中的确定性优化约束边界自适应调整过程，建立了自适应的约束边界调整方法。提出了基于MCS的串行优化策略，并建立了具体实现步骤。经理论的数学案例以及典型的工程应用案例验证了该优化策略的可行性。基于MCS的串行优化策略摒弃了传统双循环优化策略低效率的劣势，避免了最大可能失效点(Most probable point, MPP)方法进行可靠性分析的多MPP问题，保证可靠度计算精度的同时，有效提高了优化求解效率，适合应用于复杂系统的工程稳健与可靠性优化设计问题，为车身轻量化方法及其工程应用研究奠定了基础。(4)基于稳健与可靠性优化设计的轿车车身轻量化方法研究针对轿车车身结构轻量化的特点，结合基于支持向量回归的自适应建模方法以及基于MCS的串行优化策略，对轿车车身轻量化方法进行了研究。提出了基于稳健与可靠性优化设计的轿车车身轻量化总体构架，并建立了具体流程与详细设计步骤，进行了整个轿车车身轻量化工程实例设计研究，得到了工程上可行的轻量化方案并应用于实车轻量化改进，验证了基于稳健与可靠性优化设计的轿车车身轻量化方法的可行性。该方法有效提高了轻量化设计解的工程可行性以及设计效率，为车身轻量化提供了可借鉴的方法。在此基础上，构建了基于稳健与可靠性优化设计的轿车车身轻量化软件平台，为实际工程应用提供了可操作性的设计工具。
参考文献：
[1]. 基于随机模拟试验的稳健优化设计方法研究[D]. 刘佳. 昆明理工大学. 2002
[2]. 多源不确定性结构可靠性分析及优化设计[D]. 何新党. 西北工业大学. 2014
[3]. 机械疲劳寿命预测与可靠性设计关键技术研究[D]. 叶南海. 湖南大学. 2011
[4]. 大型复杂产品质量参数规划动态博弈框架与模型研究[D]. 李亚平. 南京航空航天大学. 2015
[5]. 基于CFD的复杂气动优化与稳健设计方法研究[D]. 赵轲. 西北工业大学. 2014
[6]. 基于神经网络的机械零件可靠性稳健设计[D]. 高娓. 东北大学. 2007
[7]. MEMS压力传感器稳健设计方法研究[D]. 李佳玮. 北方工业大学. 2014
[8]. 稳健设计进程策略的研究及实践[D]. 陈入领. 浙江大学. 2003
[9]. 基于微型客车操纵稳定性的悬架参数优化设计[D]. 董俊红. 湖南大学. 2010
[10]. 基于稳健与可靠性优化设计的轿车车身轻量化研究[D]. 张宇. 上海交通大学. 2009
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