不确定性优化方法及应用
可靠性与优化设计
可靠性与优化设计 【摘要】 改革开放为我国的机械工程制造业带来了良好的发展机遇，经过三多年的努力，机械工程制造业已经取得了很大的发展成果，成为国民经济中重要的支柱。在机械工程制造业当中，对其进行的可靠性优化设计具有非常重要的作用。本文就机械工程中的可靠性优化设计问题进行了探讨，以供参考。 【关键词】 机械工程;可靠性;优化设计 1、前言 当今社会，科学技术飞速发展，人们不仅对多功能产品有强烈的需求，也需要多功能产品可以实现其应具备的功能。产品的可靠性优化设计是以产品功能的可靠性使用为目的而应运而生的产物，从产生开始到现在，已经得到了迅速的发展与广泛地使用[1]。在进行机械工程的产品设计时，将可靠性理论与技术应用于其中，并根据需要与可能，将产品的可靠性使用作为优先考虑的设计准则；在满足时间、费用及性能的基础上，让设计出的机械工程产品符合可靠性的要求。可靠性的设计问题在涉及传统的设计技术的同时，也与价值工程、系统工程、环境工程及质量控制工程等有着密切的关系。因此，可靠性设计是多学科与多技术相互交叉融合的一种新兴技术。
2、机械工程产品的可靠性优化设计现状分析 由于我国的特殊历史原因，机械工程制造业与西方发达国家机械制造业相比，显得相对落后，尤其是在可靠性设计的研究方面更是显得滞后。直到二世纪八年代，我国在机械工程的可靠性研究才取得了一些初步的成效，在某些个别的行业还成立了专门从事可靠性优化设计研究的组织与团体，并为社会培养了大批的可靠性优化设计研究的技术人才，制定出了整套可靠性优化设计的规范标准[2]。从总体上来看，过去的可靠性优化设计研究比较偏重于理论，但在生产实践中，对于理论的应用则是比较少，就这一点而言，与制造业相对较为发达的国家相比较，存在着许多不足之处。 3、可靠性优化设计在机械工程中的应用 机械工程产品的可靠性优化设计在产品的生产与使用周期的各环节都起着重要作用。这些环节主要有产品的设计、制造、使用及售后维修等。以下就机械工程产品的设计、制造及使用三个环节展开讨论可靠性优化设计问题。 机械工程产品设计环节可靠性优化设计 机械工程产品的设计主要包括装配整体设计与零件组装设计。对机械产品进行可靠性优化设计时，可以将其当作一个整体，设计的方法主要有两种，第一种方法为：先大致了解机械的完整系统，并分析组成整体的零部件具有多大程度的可靠性，据此推断出整体具有多大程度的可靠性；这种方法即为预测整体设
五种最优化方法
五种最优化方法 1.最优化方法概述 1.1最优化问题的分类 1）无约束和有约束条件； 2）确定性和随机性最优问题（变量是否确定）； 3）线性优化与非线性优化（目标函数和约束条件是否线性）； 4）静态规划和动态规划（解是否随时间变化）。 1.2最优化问题的一般形式（有约束条件）： 式中f（X）称为目标函数（或求它的极小，或求它的极大），si（X）称为不等式约束，hj（X）称为等式约束。化过程就是优选X，使目标函数达到最优值。 2.牛顿法 2.1简介 1）解决的是无约束非线性规划问题； 2）是求解函数极值的一种方法； 3）是一种函数逼近法。 2.2原理和步骤
3.最速下降法（梯度法） 3.1最速下降法简介 1）解决的是无约束非线性规划问题； 2）是求解函数极值的一种方法； 3）沿函数在该点处目标函数下降最快的方向作为搜索方向； 3.2最速下降法算法原理和步骤
4.模式搜索法（步长加速法） 4.1简介 1）解决的是无约束非线性规划问题； 2）不需要求目标函数的导数，所以在解决不可导的函数或者求导异常麻烦的函数的优化问题时非常有效。 3）模式搜索法每一次迭代都是交替进行轴向移动和模式移动。轴向移动的目的是探测有利的下降方向，而模式移动的目的则是沿着有利方向加速移动。 4.2模式搜索法步骤
5.评价函数法 5.1简介 评价函数法是求解多目标优化问题中的一种主要方法。在许多实际问题中，衡量一个方案的好坏标准往往不止一个，多目标最优化的数学描述如下：min (f_1(x),f_2(x),...,f_k(x)) s.t. g(x)<=0 传统的多目标优化方法本质是将多目标优化中的各分目标函数，经处理或数学变换，转变成一个单目标函数，然后采用单目标优化技术求解。常用的方法有“线性加权和法”、“极大极小法”、“理想点法”。选取其中一种线性加权求合法介绍。 5.2线性加权求合法 6.遗传算法 智能优化方法是通过计算机学习和存贮大量的输入-输出模式映射关系，进
基于区间的不确定性优化理论与算法博士论文
附件2 论文中英文摘要格式 作者姓名：姜潮 论文题目：基于区间的不确定性优化理论与算法 作者简介：姜潮，男，1978年9月出生，2004年6月师从湖南大学长江学者特聘教授韩旭老师，于2008年12月获博士学位。 中文摘要 不确定性广泛存在于工程实际问题中，不确定性优化理论和算法的研究对于产品或系统的可靠性设计具有重要意义。随机规划和模糊规划是两类传统的不确定性优化方法，它们需要大量的不确定性信息以构造变量的精确概率分布或模糊隶属度函数。然而，对于很多工程问题，获得足够的不确定性信息往往显得非常困难或成本过高，这便使得两类方法在适用性上具有一定的局限性。区间数优化是一类相对较新的不确定性优化方法，它利用区间描述变量的不确定性，只需要通过较少的信息获得变量的上下界，故在不确定性建模方面体现了很好的方便性和经济性。区间数优化方法的研究近年来开始逐渐受到国内外的重视，有望在未来成为继随机规划和模糊规划之后的第三大不确定性优化方法，并且在工程领域展现了比后两者更强的应用潜力。然而目前区间数优化的研究尚处于初步阶段，特别是非线性区间数优化的研究还刚刚起步，在数学转换模型的建立、两层嵌套优化问题的求解等方面尚存在一系列的技术难点需要解决。 为此，本文将针对非线性区间数优化展开系统的研究，力求在其数学规划理论本身及实用性算法方面做出一些卓有成效的尝试和探索。数学规划理论方面的工作是提出两种非线性区间数优化的转换模型，实现了不确定性优化问题向确定性优化问题的转换，此部分工作是整篇论文的基础；实用性算法方面的工作主要是将目前工程优化领域中的一些求解工具有机引入非线性区间数优化，一定程度上解决因两层嵌套优化造成的低效问题，从而构造出多种具一定工程实用性的高效非线性区间数优化算法。基于此思路，本论文开展和完成了如下研究工作： (1)针对一般的不确定性优化问题，从数学规划理论层面提出了两种非线性区间数优化的数学转换模型，即区间序关系转换模型和区间可能度转换模型。给出了一种改进的区间可能度构造方法，将不确定不等式约束转换为确定性约束；给出了不确定等式约束的处理方法，最终将之转换为两个确定性约束。两种转换模型采用了上述相同的不确定约束的处理方法，但在不确定目标函数的处理上有所不同，即分别基于区间序关系和区间可能度将不确定目标函数转换为确定性目标函数。通过转换模型，得到一确定性的两层嵌套优化问题。最后，提出一种基于遗传算法的两层嵌套优化方法来求解转换后的确定性优化问题。 (2)给出多网络和单网络两种混合优化算法求解转换后的两层嵌套优化问题，从而构造出两种高效的非线性区间数优化算法。多网络混合优化算法中，通过多个人工神经网络模型建立设计向量与目标函数区间或约束区间之间的映射关系，并且采用遗传算法作为优化求解器；单网络混合优化算法中，只通过单个人工神经网络模型建立设计变量和不确定变量与相应的目标函数值和约束值之间的映射关系，并且采用遗传算法作为内、外层优化求解器。利用混合优化算法对转换后的确定性优化问题进行求解时，不再使用原耗时的真实模型，而
机械零件的可靠性优化设计
题目：机械零件的可靠性优化设计 课程名称：现代设计理论与方法 机械零件 自从出现机械，就有了相应的机械零件。随着机械工业的发展，新的设计理论和方法、新材料、新工艺的出现，机械零件进入了新的发展阶段。有限元法、断裂力学、弹性流体动压润滑、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计（CAD）、系统分析和设计方法学等理论，已逐渐用于机械零件的研究和设计。更好地实现多种学科的综合，实现宏观与微观相结合，探求新的原理和结构，更多地采用动态设计和精确设计，更有效地利用电子计算机，进一步发展设计理论和方法，是这一学科发展的重要趋向。 机械零件是指直接加工而不经过装配的机器组成单元。机械零件是机械产品或系统的基础，机械产品由若干零件和部件组成。按照零件的应用范围，可将零件分为通用零件和专用零件二类。通用的机械零件包括齿轮、弹簧、轴、滚动轴承、滑动轴承、联轴器、离合器等。 机械零件设计就是确定零件的材料、结构和尺寸参数，使零件满足有关设计和性能方面的要求。机械零件除一般要满足强度、刚度、寿命、稳定性、公差等级等方面的设计性能要求，还要满足材料成本、加工费用等方面的经济性要求。 机械零件优化设计概述 进行机械零件的设计，一般需要确定零件的计算载荷、计算准则及零件尺寸参数。零件计算载荷和计算准则的确定，应当依据机械产品的总体设计方案对零件的工作要求进行载荷等方面的详细分析，在此基础上建立零件的力学模型，考虑影响载荷的各项因素和必要的安全系数，确定零件的计算载荷;对零件工作过程可能出现的失效形式进行分析，确定零件设计或校核计算准则。零件材料和参数的确定，应当依据零件的工作性质和要求，选准适合于零件工作状况的材料;分析零件的应力或变形，根据有关计算准则，计算确定零件的主要尺寸参数，并进行参数的标准化。 所谓机械零件优化设计是将零件设计问题描述为数学优化模型，采用优化方法求解一组零件设计参数。机械零件设计中包含了许多优化问题，例如零件设计方案的优选问题、零件尺寸参数优化问题、零件设计性能优化问题等。国内机械设计领域技术人员针对齿轮、弹簧、滚动轴承、滑动轴承、联轴器、离合器等零件优化设计问题开展了大量的工作，解决了齿轮传动比优化分配、各种齿轮参数优化、各种齿轮减速器优化设计、各种齿轮传动的可靠性优化、齿轮传动和减速
最优化方法及其应用 - 更多gbj149 相关pdf电子书下载
最优化方法及其应用 作者：郭科 出版社：高等教育出版社 类别：不限 出版日期：20070701 最优化方法及其应用 的图书简介 系统地介绍了最优化的理论和计算方法,由浅入深,突出方法的原则,对最优化技术的理论作丁适当深度的讨论,着重强调方法与应用的有机结合,包括最优化问题总论,线性规划及其对偶问题,常用无约束最优化方法,动态规划,现代优化算法简介,其中前八章为传统优化算法,最后一章还给出了部分优化问题的设计实例,也可供一般工科研究生以及数学建模竞赛参赛人员和工程技术人员参考, 最优化方法及其应用 的pdf电子书下载 最优化方法及其应用 的电子版预览 第一章 最优化问题总论1.1 最优化问题数学模型1.2 最优化问题的算法1.3 最优化算法分类1.4
组合优化问題简卉习题一第二章 最优化问题的数学基础2.1 二次型与正定矩阵2.2 方向导数与梯度2.3 Hesse矩阵及泰勒展式2.4 极小点的判定条件2.5 锥、凸集、凸锥2.6 凸函数2.7 约束问题的最优性条件习题二第三章 线性规划及其对偶问题3.1线性规划数学模型基本原理3.2 线性规划迭代算法3.3 对偶问题的基本原理3.4 线性规划问题的灵敏度习题三第四章 一维搜索法4.1 搜索区间及其确定方法4.2 对分法4.3 Newton切线法4.4 黄金分割法4.5 抛物线插值法习题四第五章 常用无约束最优化方法5.1 最速下降法5.2 Newton法5.3 修正Newton法5.4 共轭方向法5.5 共轭梯度法5.6 变尺度法5.7 坐标轮换法5.8 单纯形法习題五第六章 常用约束最优化方法6.1外点罚函数法6.2 內点罚函数法6.3 混合罚函数法6.4 约束坐标轮换法6.5 复合形法习题六第七章 动态规划7.1 动态规划基本原理7.2 动态规划迭代算法7.3 动态规划有关说明习题七第八章 多目标优化8.1 多目标最优化问题的基本原理8.2 评价函数法8.3 分层求解法8.4目标规划法习题八第九章 现代优化算法简介9.1 模拟退火算法9.2遗传算法9.3 禁忌搜索算法9.4 人工神经网络第十章 最优化问题程序设计方法10.1 最优化问题建模的一般步骤10.2 常用最优化方法的特点及选用标准10.3 最优化问题编程的一般过程10.4 优化问题设计实例参考文献 更多 最优化方法及其应用 相关pdf电子书下载
不确定优化
使目标函数的概率期望达到最优的模型称为期望值模型即E —模型。 max ..,0Eh x s t Ax b x ′=≥ (1) 相对于E —模型而言，P —模型是使目标函数值不小于某一指定值0u 的概率达到极大值。 (){} 0max ..,0 P h x u s t Ax b x ω′≥=≥ (2) 2.1.2、约束条件中含有随机变量的随机规划 在随机变量出现在约束函数里的模型中，依据随机变量处理方式的不同大致形成随机规划三大类问题：分布问题、机会约束规划问题及带补偿二阶段(多阶段)问题。 分布问题是采用等待观察到随机变量的实现以后再做决策的方式来处理随机变量。考虑如下线性规划问题： max ..,0,0 h x s t Ax b x Dx d x ′=≥=≥ (3) 其中，()12,,,m b b b b ′=L ，()12,,,n h h h h ′=L ，()12,,,n x x x x ′=L ，A 为m n ×的矩阵，D 为1m n ×矩阵，d 为1m 维向量。假设,,A b h ′的元素,,ij j i a b h ，1,2,,i m =L ，1,2,,j n =L 都可以是随机的，且他们均定义在某一概率空间(),,F P ?上，D ，d 则为非随机的矩阵和向量。 在观察到这些随机变量的实现()()(),,ij j i a b h ωωω，1,2,,i m =L ，1,2,,j n =L 之后，得到一个确定性的线性规划问题： ()()()()() ()()() 111111111max ..,0 n n n n m mn n m h x h x a x a x b s t a x a x b Dx d x ωωωωωωωω++++=++==≥L L M L (4) 设式(4)的最优解为()* x ω，最优值为()z ω。 对应不同的样本点ω，式(4)各项系数的值不同，从而得到不同的()* x ω和()z ω。决策者在观察到随机变量的实现之前需要知道：这些随机变量的各种可能值，()z ω可能的取值及取某值的概率即()z ω的概率分布。这种求()z ω的概率分布的问题称为分布问题。 机会约束规划主要是针对约束条件中含有随机变量，且必须在观测到随机变量的实现之
最优化方法及应用
陆吾生教授是加拿大维多利亚大学电气与计算机工程系 (Dept. of Elect. and Comp. Eng. University of Victoria) 的正教授, 且为我校兼职教授，曾多次来我校数学系电子系讲学。陆吾生教授的研究方向是：最优化理论和小波理论及其在1维和2维的数字信号处理、数字图像处理、控制系统优化方面的应用。 现陆吾生教授计划在 2007 年 10－11 月来校开设一门为期一个月的短期课程“最优化理论及其应用”（每周两次，每次两节课），对象是数学系、计算机系、电子系的教师、高年级本科生及研究生，以他在2006年出版的最优化理论的专著作为教材。欢迎数学系、计算机系、电子系的研究生及高年级本科生选修该短期课程，修毕的研究生及本科生可给学分。 上课地点及时间：每周二及周四下午2:00开始，在闵行新校区第三教学楼326教室。（自10月11日至11月8日） 下面是此课程的内容介绍。 ----------------------------------- 最优化方法及应用 I. 函数的最优化及应用 1.1 无约束和有约束的函数优化问题 1.2 有约束优化问题的Karush-Kuhn-Tucker条件 1.3 凸集、凸函数和凸规划 1.4 Wolfe对偶 1.5 线性规划与二次规划 1.6 半正定规划 1.7 二次凸锥规划 1.8 多项式规划 1.9解最优化问题的计算机软件 II 泛函的最优化及应用 2.1 有界变差函数 2.2 泛函的变分与泛函的极值问题 2.3 Euler-Lagrange方程 2.4 二维图像的Osher模型 2.5 泛函最优化方法在图像处理中的应用 2.5.1 噪声的消减 2.5.2 De-Blurring 2.5.3 Segmentation ----------------------------------------------- 注：这是一门约二十学时左右的短期课程，旨在介绍函数及泛函的最优化理论和方法，及其在信息处理中的应用。只要学过一元及多元微积分和线性代数的学生就能修读并听懂本课程。课程中涉及到的算法实现和应用举例都使用数学软件MATLAB 华东师大数学系
实现机械工程的可靠性优化设计
实现机械工程的可靠性 优化设计 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
实现机械工程的可靠性优化设计自改革开放之后，中国的工程机械行业得到了前所未有的发展，经过30多年的不懈努力，机械工程制造业取得了巨大的发展成果，在国民经济中占有很大的比重。在机械工程行业里面，对其可靠性进行优化设计是十分必要的。在本文中，深入探讨了工程机械可靠性优化设计中的问题，以便参考。 现代社会，科学技术的发展已不可同日而语，人们不仅对多功能产品的强烈需求，还希望多功能产品的各项能力非常突出。以提高产品的功能可靠性为目的，促使了产品产品的可靠性优化设计应运而生，从其概念的产生到如今，得到了迅速发展和广泛使用。在开展工程机械产品的设计时，需要把可靠性理论和技术融合起来，并依据具体的要求，可以优先考虑产品的可靠性;在延误开发时间，增加成本和性能的前提下，使工程机械产品的设计尽量满足可靠性的要求。由于可靠性设计是一个跨多学科，多技术的新兴技术，所以可靠性的设计涉及诸多问题。 1.机械工程设计的可靠性常用方法 1.1.鲁棒设计方法
这种设计方法主要是降低产品的敏感性。使产品的性能不会因为制造期间在变异或是使用环境的变化而变得不稳定，并且让产品在额定的使用期限内，不会因为产品的结构发生变化，参数变动，系统老化等问题而影响到工作的设计方法。该方法是基于统计分析为基础由日本的机械设计师田口玄一提出的，它根据产品的可用性对用户造成多大的经济损失来判断设计的可靠，这是它的基本原理，其中的损失通常是可靠的用户流失的可用性正比于产品的功能和目标，简单而言就是损失越多说明偏差越大，从侧面反映出产品的质量不过关，减小偏差则是提高产品质量的有效办法，大多是通过严格控制材料和生产工艺，以达到最大限度地减少错误的目的。然而，这种方法的缺点同样十分明显，经费相对昂贵以及技术太过复杂，难以完成。经过人们不断的摸索和实验，提高自身的抗干扰能力已成为此方法的主要途径，此方法的途径也非常的多，它是将很多的办法融合起来。良好的机械强度会比较高增强产品的可靠性。 1.2.降额设计 这个方法是当产品工作时其零件所受的应力都在其额定范围之内，为了达到降低应力的目的可以使零部件的所承受的应力降低或是提高零部件的质量。根据大量的工程实践表明，机械故障率非常低的产品其机械零件都是在低于其设定的工作压力之下进行工作的，而可靠性也随之升高。为了找到最好的降额办法，就需要不断的进行反复的实验。这是就
《最优化方法与应用》实验指导书
《最优化方法与应用》 实验指导书 信息与计算科学系编制
1 实验目的 基于单纯形法求解线性规划问题，编写算法步骤，绘制算法流程图，编写单纯形法程序，并针对实例完成计算求解。 2实验要求 程序设计语言：C++ 输入：线性规划模型（包括线性规划模型的价值系数、系数矩阵、右侧常数等） 输出：线性规划问题的最优解及目标函数值 备注：可将线性规划模型先转化成标准形式，也可以在程序中将线性规划模型从一般形式转化成标准形式。 3实验数据 123()-5-4-6=Min f x x x x 121231212320 324423230,,0３-+≤??++≤??+≤??≥? x x x x x x st x x x x x
1 实验目的 基于线性搜索的对分法、Newton 切线法、黄金分割法、抛物线法等的原理及方法，编写算法步骤和算法流程图，编写程序求解一维最优化问题，并针对实例具体计算。 2实验要求 程序设计语言：C++ 输入：线性搜索模型（目标函数系数，搜索区间，误差限等） 输出：最优解及对应目标函数值 备注：可从对分法、Newton 切线法、黄金分割法、抛物线法中选择2种具体的算法进行算法编程。 3实验数据 2211 ()+-6(0.3)0.01(0.9)0.04 = -+-+Min f x x x 区间[0.3,1],ε=10-4
实验三 无约束最优化方法 1实验目的 了解最速下降法、牛顿法、共轭梯度法、DFP 法和BFGS 法等的基本原理及方法，掌握其迭代步骤和算法流程图，运用Matlab 软件求解无约束非线性多元函数的最小值问题。 2实验要求 程序设计语言：Matlab 针对实验数据，对比最速下降法、牛顿法、共轭梯度法、DFP 法和BFGS 法等算法，比较不同算法的计算速度和收敛特性。 3实验数据 Rosenbrock's function 222211()(100)+(1-)=-Min f x x x x 初始点x=[-1.9, 2]，,ε=10-4
最优化方法及其Matlab程序设计
最优化方法及其Matlab程序设计 1.最优化方法概述 在生活和工作中，人们对于同一个问题往往会提出多个解决方案，并通过各方面的论证，从中提取最佳方案。最优化方法就是专门研究如何从多个方案中科学合理地提取出最佳方案的科学。最优化是每个人，每个单位所希望实现的事情。对于产品设计者来说，是考虑如何用最少的材料，最大的性能价格比，设计出满足市场需要的产品。对于企业的管理者来说，则是如何合理、充分使用现有的设备，减少库存，降低能耗，降低成本，以实现企业的最大利润。 由于优化问题无所不在，目前最优化方法的应用和研究已经深入到了生产和科研的各个领域，如土木工程、机械工程、化学工程、运输调度、生产控制、经济规划、经济管理等，并取得了显著的经济效益和社会效益。 用最优化方法解决最优化问题的技术称为最优化技术，它包含两个方面的内容： 1）建立数学模型。 即用数学语言来描述最优化问题。模型中的数学关系式反映了最优化问题所要达到的目标和各种约束条件。 2）数学求解。 数学模型建好以后，选择合理的最优化算法进行求解。 最优化方法的发展很快，现在已经包含有多个分支，如线性规划、整数规划、非线性规划、动态规划、多目标规划等。 2.最优化方法（算法）浅析 最优化方法求解很大程度上依赖于最优化算法的选择。这里，对最优化算法做一个简单的分类，并对一些比较常用的典型算法进行解析，旨在加深对一些最优化算法的理解。 最优化算法的分类方法很多，根据不同的分类依据可以得到不同的结果，这里根据优化算法对计算机技术的依赖程度，可以将最优化算法进行一个系统分类：线性规划与整数规划；非线性规划；智能优化方法；变分法与动态规划。 2.1 线性规划与整数规划 线性规划在工业、农业、商业、交通运输、军事和科研的各个研究领域有广泛应用。例如，在资源有限的情况下，如何合理使用人力、物力和资金等资源，以获取最大效益；如何组织生产、合理安排工艺流程或调制产品成分等，使所消耗的资源（人力、设备台时、资金、原始材料等）为最少等。 线性规划方法有单纯形方法、大M法、两阶段法等。 整数规划有割平面法、分枝定界法等。 2.2 非线性规划 20世纪中期，随着计算机技术的发展，出现了许多有效的算法——如一些非线性规划算法。非线性规划广泛用于机械设计、工程管理、经济生产、科学研究和军事等方面。
机械工程的可靠性优化设计研究 韩帅
机械工程的可靠性优化设计研究韩帅 发表时间：2019-09-11T11:56:54.843Z 来源：《基层建设》2019年第17期作者：韩帅 [导读] 摘要：当前时期，我们国家的机械工程在可靠性优化设计方面取得了一定的成绩，不过仍旧有一些不足之处存在，比如严重缺少优秀的设计人才，企业领导人的重视力度不够等。 身份证号码：13070519891203XXXX 摘要：当前时期，我们国家的机械工程在可靠性优化设计方面取得了一定的成绩，不过仍旧有一些不足之处存在，比如严重缺少优秀的设计人才，企业领导人的重视力度不够等。它们的存在严重的影响到优化设计工作的开展，作者在这个前提之下，论述了提升该设计力度的几个要点等。其目的在于更好的促进我们国家的机械工程可靠性优化设计工作的发展，带动国家经济进步，社会稳定。 关键词：机械工程；可靠性；优化设计 前言 随着经济的发展和科技的进步，此时机械工程开始发挥出它独特的存在价值和意义，在经济体系中的占比越来越大。人们对于相关的设计工作的要求也在不断提升。不过，和西方国家比对来看，我们国家在机械工程制造领域的发展相对要落后一些，仅仅停留在理论层面之中，未真正的落到实处。除此之外，我们国家的高等院校和企业都未真正的意识到可靠性研究的重要性，直接导致了人才缺失的局面。还有一些企业甚至错误的认为该研究有无都可，认为其不会对企业的总体发展产生影响，很显然这是非常不正确的，这种思想的存在严重的影响到设计工作的开展，当然也不利于企业长久发展。此处讲到的机械产品的可靠性具体来讲，指的是产品可以从真正意义上实现其宣称的功效。这一要素在社会快速发展的今天变得尤为重要。在开展可靠性的优化设计工作的时候，一定要认真遵守有关原则，确保时间以及费用和性能等要素都满足的前提之下开展，确保产品实现真正意义上的可靠性。其不但关系到传统技术革新，同时还和环境之类的要素有着非常密切的联系。 1 开展可靠性优化设计的原因简述 第一，社会发展所需。最近几年我们国家的经济以及科技等的发展速度非常快，此时市面上出现了很多类型的产品，广大群众对于产品的品质也有了更为严格的规定，而且随着人们思想意识的变化，人们对于品质和性能的要求要远远的超过对其外在形象的要求。所以，作为相关企业，要想获取稳定发展就要积极开展可靠性设计工作，这即我们开展该项设计工作的主要原因所在。第二，科技发展的需要。自从进入到新世纪之后，科技高速发展，我们的生活出现了翻天覆地的变化。机械产品的发展也是一个典型。从一方面来看，其更新使得产品的功能更多，不过从另外的层面上来看，这也表示着产品的制造人要耗费更多的时间以及精力在确保产品的性能方面，即产品可靠性方面。所以，可靠性的优化设计就诞生了。 2 当前时期我们国家的可靠性设计能力简述 进入到新的发展时期之后，我们国家的机械生产行业获取了显著的发展，产品的可靠性设计方面也获取了很多成就。不过相比对于西方国家来看，我们国家在这方面起步不是很早，速度较慢，所以设计工作开展的不是很到位。为了缩小差距，很多企业开始关注可靠性设计工作，对此不少企业纷纷成立了对应的研究机构，积极引入相关人才开展研究工作。不过目前的实际情况是，很多的研究工作仍旧处在发展的初期，仅仅停留在理论层面上，很少能够付诸实践，对于提升可靠性方面没能够发挥出实质作用。 3 设计工作中的不合理要素 第一，缺少专业人才。众所周知，机械项目的可靠性设计工作非常繁琐，而且系统性明显，因此设计工作必须由高水平的设计工作者来完成，但是实际情况是此类人才非常紧缺。之所以会出现这种人才匮乏的现象，究其原因主要在于高等院校的教育工作开展的不到位。目前许多的高等院校在培养人才的时候将重点放到大众型的人才方面。没有做好高技术能力的人才培养工作，特别是有关机械设计的人才更是匮乏。虽说个别高校开设了对应的课程，但是仅仅停留在浅表。所以，无法培养出社会发展所需的优秀的人才，严重制约了机械制造行业发展，从大的层面上来看制约了国家经济的进步。第二，领导人的重视力度不够。目前很多的企业领导人未真正意识到该项工作的存在意义和价值。此设计工作本身非常繁琐，而且系统性很强，它关乎到产品品质的提升，关乎到单位效益的增加。当今行业竞争非常激烈，企业要想在竞争中获取稳定的发展，就要高度关注可靠性设计工作。相反的如果忽略了设计工作的话，就会导致产品的品质变差，导致企业不具备竞争能力，最终只能被市场所淘汰。 4 完善设计工作需要关注的要点简述 4.1 积极关注机械工程的设计环节 对于一个产品来讲，它的整个制造以及使用阶段的所有的环节都不能够脱离可靠性优化设计而单独存在。总的来看，这些环节中以产品的设计以及生产和使用环节的难度最高。对于产品的设计工作来讲，其涵盖了两个方面的内容，分别是组件的设计以及整体的设计。接下来具体阐述。第一，在开展整体装配设计工作的时候，规定工作者要严谨细致的分析系统中的所有的零件，确保其可靠性分析到位，以此来判定该系统的总体稳定性。有关的工作者在进行整体设计可靠性预测的时候，务必要使相关预测结果要达到设计的要求。当然，可以利用再分配法、等分配法以及比例分配法等来使整体装备中每一个零部件都能达到相应的设计标准，进而保证该机械工程的整体满足可靠性的要求。第二，在开展组装零件的设计工作的时候，要认真选择使用的零件，确保其符合国家条例规定，而且要选择那种在实践中大量运用的零件。此处要注意的是，不一样的零件的设计方法也不尽相同，因此要根据实际情况具体分析，结合零件特性开展可靠性测试，假如零件未通过测试的话就要多次修改，一直到其通过测试才可以停止。 4.2 要加强机械工程制造工艺可靠性优化设计 机械工程的高质量是离不开机械工程制造工艺的可靠性优化设计的，因而需要相关工作人员要重视机械工程制造工艺的可靠性优化设计。在进行制造工艺的可靠性优化设计的时候，首先要保证所用的加工设备达到相关的加工标准，其次要选择适当的加工工艺及其流程。机械工程在制造这一环节中往往涉及很多工艺，所以该系统是比较复杂的。在进行机械工程制造工艺的可靠性优化设计的时候，要全面考虑相关的因素，比如加工设备的选用、工作人员的整体素质以及技工材料等。只有做好了机械工程制造工艺的可靠性优化设计，才能真正有利于确保整个机械工程的可靠性。 4.3 积极开展机械工程的使用与维修过程中的可靠性优化设计 机械工程可靠性优化设计离不开维修过程中的可靠性优化设计。有关的工作者要结合实际的工作情况，采取逻辑分析措施来明确维修
最优化方法及其应用课后答案
1 2 ( ( 最优化方法部分课后习题解答 1.一直优化问题的数学模型为： 习题一 min f (x ) = (x ? 3)2 + (x ? 4)2 ? g (x ) = x ? x ? 5 ≥ ? 1 1 2 2 ? 试用图解法求出： s .t . ?g 2 (x ) = ?x 1 ? x 2 + 5 ≥ 0 ?g (x ) = x ≥ 0 ? 3 1 ??g 4 (x ) = x 2 ≥ 0 （1） 无约束最优点，并求出最优值。 （2） 约束最优点，并求出其最优值。 （3） 如果加一个等式约束 h (x ) = x 1 ? x 2 = 0 ，其约束最优解是什么？ * 解 ：（1）在无约束条件下， f (x ) 的可行域在整个 x 1 0x 2 平面上，不难看出，当 x =（3，4） 时， f (x ) 取最小值，即，最优点为 x * =（3，4）：且最优值为： f (x * ) =0 （2）在约束条件下， f (x ) 的可行域为图中阴影部分所示，此时，求该问题的最优点就是 在约束集合即可行域中找一点 (x 1 , x 2 ) ，使其落在半径最小的同心圆上，显然，从图示中可 以看出，当 x * = 15 , 5 ) 时， f (x ) 所在的圆的半径最小。 4 4 ?g (x ) = x ? x ? 5 = 0 ? 15 ?x 1 = 其中：点为 g 1 (x ) 和 g 2 (x ) 的交点，令 ? 1 1 2 ? 2 求解得到： ? 4 5 即最优点为 x * = ? ?g 2 (x ) = ?x 1 ? x 2 + 5 = 0 15 , 5 ) ：最优值为： f (x * ) = 65 ?x = ?? 2 4 4 4 8 （3）.若增加一个等式约束，则由图可知，可行域为空集，即此时最优解不存在。 2.一个矩形无盖油箱的外部总面积限定为 S ，怎样设计可使油箱的容量最大？试列出这个优 化问题的数学模型，并回答这属于几维的优化问题. 解：列出这个优化问题的数学模型为： max f (x ) = x 1x 2 x 3 ?x 1x 2 + 2x 2 x 3 + 2x 1x 3 ≤ S
投资项目评价中的不确定性分析方法的应用[论文+开题+综述]
开题报告 金融学 投资项目评价中不确定性分析方法的应用 一、选题的背景与意义： 经济社会的发展使得投资日益成为十分重要的经济活动。对于投资项目的相关各方，投资项目评价与决策的正确与否至关重要。在项目评价过程中，需要面对许多不确定性因素，需要解决的问题都是未来的问题，而在未来所要考虑的因素会随着时间的推移、地点的转换以及条件的变更而不断发生变化。另外这种评估往往是在资料、手段不完善的情况下进行，用于计算投资项目经济指标的各项基础数据多来自预计和估算，因此项目评估和项目实际会存在偏差，在此基础上的投资决策也具有明显的风险。 不确定性分析正是针对诸多不确定性因素的项目评价方法，专门讨论未来诸多不确定性因素的变化对投资项目所产生的影响，以便预测投资项目需要承担的风险，为投资决策提供依据。因此，不确定性分析方法在投资项目评估，特别是在投资项目的可行性分析方面具有十分重要的意义。 不同的不确定性分析方法都有不同的假设前提，以及不同的分析角度、技术手段和适用范围，对各种不确定性分析方法的具体评价程序、优点局限和适用范围的探究，能够帮助投资项目评价方法的选择提供正确的指导，这也是该论文的重要实践意义所在。 二、研究的基本内容与拟解决的主要问题： 第一：论文基本内容和拟解决的主要问题 本文主要内容是分析探究投资项目评价中不确定性分析方法的应用。首先深入探讨在投资项目评价中各种不确定性分析方法的内容和各自主要过程，并对各种方法进行对比分析，讨论各种方法的不同适用条件，然后通过具体投资项目案例的计算，验证前文的基本结论。以此得出对不同项目条件下如何选择相应不确定性分析方法的建议。 第二：论文基本提纲 1、选题背景
网络性能和可靠性优化方案及对策
网络性能和可靠性优化设计方案 当前整个社会已进入全面信息化时代，人们对网络的依赖性已越来越强，几乎成为工作、商业和生活中不可缺少的必需工具，但随之伴随而来也产生一些不容忽视的问题，网络系统可靠性就是其中一个主要的问题，网络的快速应用，一旦网络中断必将影响大量业务，甚至可能造成极其重大的社会影响和极大经济损失，因此，作为业务承载主体的基础网络，其可靠性日益成为倍受关注的焦点。在实际网络中，总会避免不了出现网络故障和服务中断的情况，因此，提高系统容错能力、提高故障恢复速度、降低故障对业务的影响，是提高系统可靠性的有效途径。本文将主要研究网络可靠性影响因素及提升网络可靠性的方法，并对网络可靠性方案做出了归纳总结。 网络系统可靠性设计的核心思想则是，通过合理的组网结构设计和可靠性特性应用，保证网络系统具备有效备份、自动检测和快速恢复机制，同时关注不同类型网络的适应成本。为了保证网络的不间断运行，特别是核心出口网络的高可用性，通常在部署较大规模网络时，会采取链路级备份、设备级备份等方式。技术上通常使用多管理引擎备份、浮动静态路由、VRRP、HSRP、GLBP等。虽然这些技术给网络备份起到了一定的作用，但是对于实时性要求较高的网络还会存在一些问题，所以对网络系统进行科学优化设计是网络可靠运行的重要
基础。网络建设目标就是使网络系统能够满足用户应对网络各个方面的正常需求，以避免网络建成后可能出现的各种问题，网络的可靠性和冗余设计在网络建设中必须重点加以考虑。不同的网络，其可靠性的设计目标是不同的，网络解决方案的可靠性需要根据实际需求进行设计，高可靠性的网络不但涉及到网络架构、设备选型、协议选择、业务规划等技术层面的问题，还受用户现有网络状况、网络投资预算、用户管理水平等影响，因此在规划可靠性网络时需要因地制宜，综合考虑各方面的影响因素。 网络可靠性影响因素 网络可靠性是指设备在规定的条件(操作方式、维修方式、负载条件、温度、湿度、辐射等)下，在规定的时间(1000小时、一个季度等)，网络保持连通和完成通信要求的能力。它反映了网络拓扑结构支持网络正常运行的能力，是计算机网络规划、设计与运行的重要参数之一。从现实层面讲，当前影响网络可靠性的外因素较多，且形式多样，容不确定性逐渐增加，诸如电子元件老化，传输介质及设备接口故障，软硬件配置因素失当、网络设计层次不恰当、用户非常规操作等等，这些因素的集聚均相应导致网络可靠性的下降。 网络设备及用户终端的影响。要保证网络可靠稳定运行，硬件设备的质量在其中起着很重要的作用，硬件的质量越好，网络运行的连续性和可靠性就会越高。尤其是网络核心和骨干层，其重要性不言而喻，
可靠性优化设计简介
可靠性优化技术简介 班级：2014级车辆工程2班学号：222014322220127 作者：熊健宇 前言 在现代生产中可靠性技术已贯穿到产品的开发研制、设计、制造、试验、使用、运输、保管及维修保养等各个环节, 统称为可靠性工程。可靠性设计是可靠性工程的一个重要分支, 因为产品的可靠性在很大程度上取决于设计的正确性。 优化设计是现代设计方法的重要内容之一,机械优化设计是以数学规划为理论基础，设计过程中存在着大量的计算,所以必须与计算机技术相结合。而机械可靠性设计则是可靠性工程的一个重要分支 关键词可靠性优化技术 CAD 人们对于可靠性的一般理解, 就是认为可靠性表示元件、组件、零件、部件、总成、机器、设备、或整个系统等产品, 在正常使用条件下的工作是否长期可靠, 性能是否长期稳定的特性。这里除了有概率统计等量的概念外, 尚包含有预期使用条件, 工作的满意程度, 正常工作期间的长短等内容 在可靠性的上述定义中, 含有以下因素: (1)对象 可靠性问题的研究对象是产品,它是泛指的,可以是元件、组件、零件、部件、总成、机器、设备,甚至整个系统。 (2) 使用条件 包括运输条件、储存条件、使用时的环境条件(如温度、压力、湿度、载荷、振动、腐蚀、磨损等等)、使用方法、维修水平、操作水平等预期的运输、储存及运行条件, 对其可靠性都会有很大影响。 (3) 规定时间 与可靠性关系非常密切的是关于使用期限的规定, 因为可靠度是一个有时间性的定义。对时间性的要求一定要明确。时间可以是区间(0,t),也可以是区间(t1,t2) 。 (4) 规定功能 要明确产品的规定功能的内容。一般来说, 所谓“完成规定功能”是指在规定的使用条件下能维持所规定的正常工作而不失效(或发生故障), 指研究对象(产品)能在规定的功能
不同故障模式下的可靠性优化问题
文章编号：!""#$%&’(（)"")）"&$"!"($"& 不同故障模式下的可靠性优化问题! 李孟良，金家善 （海军工程大学动力工程学院，湖北武汉&%""%%） 摘要：以阀门流体系统为例，通过理论分析与数值计算，讨论了组成单元具有多个故障模式情形的系统可靠性优化问题，对传统的冗余技术作了进一步的发展，确立了考虑不同故障模式时可靠性优化的一般模型，最后得到了必须根据不同故障模式比率确定配置方式的结论* 关键词：系统可靠性；可靠性优化；故障模式；冗余技术 中图分类号：+,)(&*!文献标识码：- 制造可靠度较高的元件或采用冗余技术，是提高系统可靠性的两个途径!在材料、技术水平及制造工艺等条件的制约下，当花费大量的资金而不能显著地提高单元的可靠性以满足要求时，必须采取冗余技术! 通常情况下，冗余有可靠性并联和冷（热）储备两种方式［!］!传统的冗余技术一般仅认为单元具有一种故障模式，例如，为提高阀门截止功能的可靠性而在管路中串联几个阀门，为提高管路系统通流的可靠性而并联几个阀门等!其结果是，串联的阀门增加了打不开的概率，降低了通流的可靠性；并联的阀门增加了漏泄的概率，降低了截止的可靠性!在动力、机电以及其它复杂系统中，大量的单元都具有多种故障模式，减少某种故障概率的冗余措施，可能增加另外一种故障模式发生的概率!因此，在利用冗余措施提高系统的可靠性时，必须考虑单元的故障模式! 定性分析来看，如果阀门容易发生打不开的故障而极不容易发生关闭不严的故障，如一种由电磁控制打开而弹簧自动关闭的阀门，则应该采取并联措施以提高通流可靠性；而如果阀门工作在高温高压的流体中，是一种手动开启和关闭的阀门，因其阀座极易受到侵蚀而关闭不严，为提高截止的可靠性，则需要采用串联方式以提高截止的可靠性!而当两种故障模式比率并不是如上所述的具有显著差别时，必须通过定量计算才能决定应该采取的配置方式! 下面以由阀门组成的流体系统为例，探讨系统在组成单元具有多个故障模式时的最优化问题!最优化的目标是满足可靠性定量指标，约束条件是最少的阀门数量，而优化的途径则是不同的冗余方式! !不同故障模式下的可靠性模型 图!所示的阀门!和阀门)为两个相同阀门［)］，成功实现其功能的判据是：既能在需要时让流体通过，又能够在需要的时候截止流动!因此，故障的定义为： 故障!———打不开，不能保持通流； 故障)———关不上，不能进行截流! 图!阀门系统的结构图图)阀门系统的可靠性框图分析可知，对于截流功能和通流功能，其可靠性框图分别为图)（.）所示的并联系统和图)（/）所示 !收稿日期：)""!0!)0)’；修订日期：)"")0")0"% 作者简介：李孟良（!#1#0），男，硕士生* 万方数据
齿轮传动的可靠性优化设计
齿轮传动的可靠性优化设计 摘要：主要目的是把可靠性优化设计和常规设计方法结合起来，说明优化设计在实际生产中的先进性和实用性。根据数学和可靠性设计理论建立齿轮传动的可靠性优化设计的数学模型，探讨其计算方法。结果可靠性优化设计优于常规设计方法，说明可靠性优化设计方法是一种更具有科学，更符合客观实际的设计方法。 关键词：可靠性齿轮传动优化设计齿轮 0 引言 齿轮传动广泛应用于各种机械设备中，它是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动，具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。齿轮传动的随机性是指其设计参数的随机性，先量变后质变，人们常常只注重“唯一性”、“正确性”，追求质变的同时却忽略了量变。采用可靠性优化设计可以使齿轮的随机参量取值更加合理，并使其结构更加规范。 直齿圆柱齿轮是机械传动常用零件，工作中它要承受交变载荷。齿轮设计、制造都很重要的。它是机械中重要的传动部件，它的质量，体积和成本在整个设备中占有很大比重。如果发生故障，会严重影响设备的正常运转，因此，齿轮传动质量的好坏直接影响整个机器性能，设计一个质量轻，结构可靠的齿轮传动必大受人们的欢迎。 通常齿轮传动的设计是将齿轮所受载荷，应力和强度都视为定值，按一定的强度条件进行设计或校核，这种常规设计安全系数一般比较保守，不仅造成材料的浪费，增加成本，往往由于一个参数的改变，而影响其他参数的确定，并且考虑齿轮传动的应力，强度及各几何参数的不确定性，引起的误差与实际不符，也不能保证绝对的安全。设
计的齿轮传动质量差，可靠性低，承载能力小。因此，为了使齿轮传动设计既贴近实际工况，又有最优方案，提出将优化设计和可靠性设计理论有机结合起来的设计方法，该方法无论对缩小尺寸，减轻质量，提高承载能力和保证设计可靠性均有现实意义。可靠性设计方法认为作用在齿轮上的载荷和材料性能等都不是定值，而是随机变量，具有明显的离散性质，在数学上必须用分布函数来描述，由于齿轮的载荷和材料性能等都是随机变量，所以必须用概率统计的方法求解。齿轮可靠性设计认为齿轮存在一定的失效可能性，并且可以定量地回答齿轮在工作中的可靠程度，从而弥补常规设计的不足，它已成为质量保证，安全性保证，产品责任预防等不可缺少的依据和手段。 1 齿轮传动可靠性优化设计的数学模型 设计一对齿轮传动(目标函数为体积或质量最小),已知条件：传递功率N=20 KW,小齿轮转速n=1000rpm,传动比u=3,小齿轮材料为40Cr,齿面淬火，大齿轮材料为45钢,调质处理, 齿轮制造精度为8级,中等冲击,单向传动, 每年工作300天,工作十年,要求齿轮强度的可靠度为0.98以上。 1.1 可靠性优化设计模型的建立方法 根据已知条件和设计要求，齿轮传动的可靠性优化设计数学模型的建立可选用均值模型。 求 X=|1,2 |T x x xn min E{f(X,ω)} s.t. p{g n(X,ω)30}3a n (n=1,2,3 n p) (1)