机械优化设计方法现状及发展趋势
机械结构优化设计的应用与趋势
机械结构优化设计的应用与趋势内容摘要：随着社会的发展以及科技的进步，我国的经济水平得到了质的飞跃在此过程中我国机械设计水平也得到了发展，从而有效地提升了制造企业的生产效率。
而随着信息技术以及计算机技术的发展，为机械产品设计以及结构优化设计带来了新的发展机遇。
关键词：机械机构优化设计趋势1机械设计技术第一，AGV技术。
AGV指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。
在该技术设计中仅通过对电机运行速度的智能控制即可以实现机械设计的有效控制；第二，数字化设计技术。
随着信息技术的发展，在现代机械设计技术中数学化技术也得到了广泛的应用，其不仅有效的提升了设计水平，而且还提升了机械产品的设计性能。
在进行数字化设计过程中，主要是依托于构建数字模型，然后在通过计算机调试等方式来发现设计中存在的问题并进行改正优化。
在新时代发展背景下，数字化机械产品设计贯穿了整个产品生产周期，所以不仅可以实现资源的配置，而且还提升了设计的可靠性；第三，并行化设计技术。
并行化设计技术可为说是机械产品设计未来发展的必然趋势，那是因为，随着社会的发展机械产品在各行各业中的优势作用逐渐凸显出来，所以在此过程中必须要确保机械产品性能的稳定和安全性。
在进行产品设计的过程中不能仅仅单独考虑其某一使用功能，而需要同时考虑到其他产品所需的机械功能，进而实现不同机械设备功能之间的互补，而通过并行化设计技术则可以有效的满足上述要求，提升机械产品的生产效率；第四，智能化设计技术。
在进行机械产品设计的过程中，自动化技术也得到了广泛的应用并引起了相关人员的高度重视，为此，为了更好地实现机械产品设计的自动化发展，设计师必须要合理的应用智能化设计技术，高效的完成设计工作，并通过智能化技术的应用使产品的性能得到完善。
除此以外，为了贯彻和落实可持续发展观，在进行机械产品设计过程中还应当注意绿色环保设计，从而促进机械行业的长久发展。
基于智能算法的机械优化设计研究
基于智能算法的机械优化设计研究近年来，随着人工智能技术的快速发展，越来越多的领域开始应用智能算法进行设计与优化。
机械领域作为现代工业的核心，也开始将智能算法引入机械优化设计的研究中，以提高产品性能和降低生产成本。
本文将探讨基于智能算法的机械优化设计研究的现状、挑战和前景。
一、智能算法在机械优化设计中的应用智能算法是一种通过模仿人类智慧进行问题求解的方法。
机械优化设计是通过数学建模和计算机仿真来寻求最优设计方案的过程。
传统的机械优化设计方法通常使用数学规划、遗传算法等优化算法来求解，但在设计复杂度较高的问题中，这些方法面临着计算复杂度过大、易陷入局部最优等问题。
因此，引入智能算法成为机械优化设计的重要方向。
智能算法主要有人工神经网络、模糊逻辑、粒子群优化、蚁群算法等。
这些算法通过模拟人类智慧，能够在设计过程中进行自我学习和优化，快速收敛到全局最优解。
二、智能算法在机械优化设计中的挑战虽然智能算法在机械优化设计中有着广泛的应用前景，但仍面临着一些挑战。
首先，智能算法需要大量的样本数据来训练模型，但在机械领域，获取高质量的样本数据往往需要耗费大量人力物力。
其次，智能算法的优化结果并不一定总是最优解，需要进一步对结果进行验证和优化。
这就需要研究人员根据实际需求，不断调整和改进算法，以获得更优的设计方案。
此外，智能算法在设计过程中的解释性较差，很难解释为何得到某种设计结果。
这就给工程师的决策带来了困难，需要综合考虑算法结果和实际可行性。
三、基于智能算法的机械优化设计的前景尽管智能算法在机械优化设计中存在一些挑战，但其应用前景仍然广阔。
首先，智能算法可以提供更高效、更精确的优化结果。
相比传统的优化算法，智能算法具有更强的全局搜索能力和较快的收敛速度，能够有效地寻找到设计空间中的最优解。
其次，智能算法可以降低设计成本和周期。
通过使用智能算法，可以减少设计试错的次数，并且更快地获得满足设计要求的优化方案。
这将大大提高机械设计的效率。
机械结构分析与优化设计
机械结构分析与优化设计摘要：在不断优化社会产品的环境中，更多的企业通过结构分析、优化设计等方式不仅保证质量，而且完成成本降低和生产时间缩短。
所以，在现代机械设计中完成优化自主创新，能够更好地促进企业核心竞争优势的发挥，从而为促进企业整体经济收益水准的提升打下良好的基础。
机械结构设计属于一项复杂的科学技术进步，只有按照机械设备设计中创新思维方法加以分析与运用，才能够为每个人提供更加有效的服务，才能够为促进生产建设提供保障。
关键词：优化设计；应用；机械结构；发展趋势序言要想切实保障机械产品各项功能在人类生活与工作当中都能正常发挥作用，就需要优化机械结构。
机械设计在机械工程中占据着举足轻重的地位，它是机械生产过程中的首要环节，同时又是机械性能高低的首要决定因素。
机械设计就是要在材料，加工能力，理论知识以及计算能力都受到限制的情况下，设计出优质的机器来，而创新设计与优化设计则是其关键所在。
机械结构设计在机械设计过程中起着重要作用。
结构的尺寸，形状，零部件的位置，制造材料的选择都要考虑周全。
在进行设计时，需要通过创新设计来达到运用成熟的新技术，建造新型机械的目的，并对机械结构进行优化设计，建造最佳机器。
一、机械设计过程中机械设计在开发与研究中占据着重要地位。
设计师在进行设计时，一定要提升设计水平、加速技术创新、设计出高质量的生产以及机器来推动社会的发展。
确立好设计目标。
机械设计与开发一定要符合实际需求并能发挥其应有的作用。
二是要严格按照规范和设计要求办事，不断完善具体内容，才能切实做到任务与目标相结合。
三是设计合同订立之后，必须遵循恰当的原则并对设计责任作出明确规定；其中也涉及到组织设计计划、审查设计计划、强调取样机设计中的主要内容和重要环节来确立初始设计等。
四是建立良好的项目团队、对方案进行深入探讨、持续优化设计方案、管控方案变更。
五是需要安排专家。
如果你想对设计图面进行严格把关，保证其在交付之后的质量，你就必须将其中的问题记录在案，以便对之后的设计给予信息与帮助。
机械结构优化设计的应用及趋势探究
机械结构优化设计的应用及趋势探究机械结构优化设计是指通过对机械结构进行分析、计算和优化，以实现结构的性能和可靠性的最佳化。
它是机械工程领域的重要研究方向之一，具有广泛的应用和发展前景。
机械结构优化设计在航空航天领域有着重要的应用。
航空航天器的结构设计需要兼顾轻量化和高强度的要求，以保证航空器的性能和安全性。
通过结构优化设计，可以降低航空器的质量，提高其载荷能力和飞行效率，提升整体性能。
在交通工具领域，机械结构优化设计也具有重要的应用。
汽车的结构设计需要考虑到车身的刚性和安全性，通过优化设计可以提高车身的强度和刚性，提高汽车的行驶安全性和舒适性。
通过降低车身的质量，还可以提高汽车的燃油经济性和降低排放。
在制造业中，机械结构优化设计可以提高产品的性能和质量。
对机床结构进行优化设计，可以提高机床的加工精度和稳定性，提高加工效率和产品质量。
对液压系统进行优化设计，可以提高液压设备的工作效率和可靠性，降低能源消耗。
随着计算机技术和仿真技术的不断发展，机械结构优化设计也呈现出一些新的趋势。
利用计算机模拟和虚拟现实技术，可以在设计阶段对结构进行全面的仿真和优化。
通过计算机模拟，可以准确地预测结构的性能和响应，并进行设计调整和优化。
虚拟现实技术能够呈现出结构的真实行为和运动，提供更直观的设计参考和仿真分析，帮助设计人员更好地理解结构的工作原理和问题所在。
人工智能技术的应用也将进一步推动机械结构优化设计的发展。
通过深度学习和神经网络等技术，可以对大量的结构数据进行分析和处理，提取有效的特征和模式。
基于这些分析结果，可以辅助设计人员快速分析结构的问题和潜在改进方向，快速找到最佳设计。
机械结构优化设计也将逐渐向多学科综合设计方向发展。
随着工程问题的复杂性增加，单一学科的优化设计已经不能满足需求。
与其他学科的专家合作，将结构设计与材料科学、流体力学等学科结合起来，进行多学科综合设计，可以进一步提高结构的性能和可靠性。
机械结构优化设计具有广泛的应用领域，并呈现出一些新的发展趋势。
机械设计方法发展趋势探索
机械设计方法发展趋势探索近年来，随着科技和工业的发展，机械设计方法也在不断地进步和发展。
从传统的手工绘图和计算，到计算机辅助设计和三维建模，再到更加智能化、自动化、集成化的设计方法，机械设计的工具和技术正在不断地升级。
机械设计方法的发展趋势，主要有以下几个方面：1.基于全局优化的多学科综合优化设计随着复杂系统的发展，单一学科的优化已经无法满足应用需求，需要进行多学科综合优化。
在多学科综合优化中，设计变量和限制条件变得更加复杂，需要更加精细的建模和优化算法。
优化算法的进步，如遗传算法、粒子群算法、人工神经网络等，可以应用于多学科综合优化设计中，实现全局最优化解。
2.智能化设计方法人工智能技术的发展，为机械设计带来了新的思路。
智能化设计方法可以根据产品的特性和用户的需求，自动生成设计方案。
其中深度学习和决策树常用于智能化设计中。
机械设计领域的智能化设计方法包括自动生成设计方案、自适应设计和智能优化等。
3.虚拟设计技术虚拟设计技术主要分为虚拟建模与虚拟仿真。
虚拟建模是将产品设计、结构、材料等信息数字化，生成虚拟模型。
虚拟仿真是通过虚拟模型的力学仿真和流体仿真等计算，预测产品设计方案的强度、疲劳寿命和其他物理属性。
虚拟设计技术为产品设计提供了全过程的数字化支持，提升了产品研发的效率和质量。
4.面向性能的设计方法面向性能的设计方法主要是指基于产品性能需求来优化设计和材料选择，强调在产品生命周期内实现最佳性能和最低成本的平衡。
该设计方法具有通用性和全局性，能够优化整个生命周期的成本和效益，适用于大规模的产品设计和制造。
5.可持续设计方法可持续设计方法在传统设计的基础上，引入循环经济的思想，高度重视环境保护和资源利用的可持续性。
该设计方法要求设计师在设计产品的时候，考虑到产品的全生命周期，从材料选择、设计、使用、回收和再利用等方面，实现最小污染和最低能源消耗的目标。
总之，机械设计方法正朝着更加智能化、自动化、集成化和可持续化的方向不断发展，这也为机械设计行业带来了更多的机遇和挑战，需要机械设计师不断学习和提高自身的设计能力，才能适应这个新的时代。
机械结构优化设计的应用及趋势探究
机械结构优化设计的应用及趋势探究1. 引言1.1 研究背景机械结构优化设计是一种通过计算机辅助方法对机械结构进行优化的技术。
随着科学技术的不断发展，机械结构的设计越来越重要，如何提高机械结构的性能和效率成为研究的焦点。
研究表明，采用优化设计方法可以有效地提高机械结构的性能和降低成本。
在过去，机械结构的设计主要依赖于经验和试错，这种方法效率低下且耗费时间。
而机械结构优化设计的方法可以通过数学模型和计算机仿真来寻找最优解，大大提高了设计效率和准确性。
随着航空航天和汽车工业的快速发展，对机械结构的需求也越来越高。
机械结构优化设计在这些领域的应用已经取得了很大的成果，为提高航空航天器和汽车的性能和安全性起到了重要作用。
研究机械结构优化设计的应用及趋势具有重要的意义，对于推动工程技术的发展和提高产品质量都具有重要意义。
1.2 研究意义机械结构优化设计的研究意义是十分重要的。
通过优化设计可以有效提高机械结构的性能和效率，进而实现资源的合理利用和节约。
优化设计能够减少机械结构的重量和体积，提高结构的稳定性和可靠性，从而降低了维护成本和延长了机械设备的使用寿命。
优化设计还能够提高机械系统的整体效能和竞争力，在市场竞争中取得更大的优势。
最重要的是，随着科学技术的不断发展，人们对机械结构的要求也越来越高，需要不断优化设计来适应市场的需求和发展的趋势。
研究机械结构优化设计的意义在于推动机械工程领域的发展，提高机械产品的质量和技术水平，推动经济的发展和社会的进步。
2. 正文2.1 机械结构优化设计的定义机械结构优化设计是指通过对机械结构进行参数化建模和设计优化，以达到提高结构性能和降低重量、成本、能耗等指标的目的。
在实际应用中，机械结构优化设计可以通过数学建模和计算机仿真分析的方法，对结构进行设计优化，以满足不同场景下的性能需求。
在机械结构优化设计中，通常会涉及多个设计变量和性能指标，设计变量可以包括结构材料、几何形状、连接方式等；性能指标可以包括结构的强度、刚度、耐久性等。
探析机械结构优化设计的应用及趋势
探析机械结构优化设计的应用及趋势摘要：随着社会经济的快速发展，对机器设备的需求量越来越大，而机器设备的更新速度也越来越快，这就需要机械厂商在未来的设计与生产中，不断地进行优化和改进，从而提高其在市场上的竞争力。
关键词：机械结构；优化设计；应用及趋势引言机械结构的最优设计在机械工业的发展中起着重要的作用，它的应用领域非常广泛，对很多工业的发展都有很大的影响。
随着科学技术的飞速发展，有关部门必须将电脑技术与之相结合，以提高机器制造的品质与效率，并对其应用与发展趋势进行深入的探讨。
1关于机械结构的优化设计随着市政、机场、港口、水利水电等基础设施的不断扩大，对车辆吊车的需求量也随之增长。
在此背景下，纵目科技在近几年加大了对反射器结构的研发力度，同时也加大了对其结构的优化，其中结构工艺的改进尤为重要，因此，技术人员对振膜尺寸、形状、固定结构等进行了优化，使其性能得到了极大的提高，符合了机械行业的发展趋势。
1.1机械零件组合方式优化设计随着工业技术的发展，机械产品的生产性能也随之提高。
新时代对机械制造的质量提出了更高的要求，因此，在机械结构的设计过程中，必须充分考虑到产品的设计大小，而传统的机械产品设计中，多采用零件组合的方式进行设计，若某一部分不符合生产规范，或尺寸不符合相关规定，会对整体的性能造成一定的影响。
另外，在机器使用过程中，会有一定的磨损，目前许多机器产品的尺寸精度都很高，为了满足技术规范，需要充分利用计算机技术的优势，把机器的大小、性能参数等信息都记录下来，以便为以后的工作做好准备。
1.2多学科结构优化设计在机械结构优化设计中，目前已有许多学者对多学科的优化设计问题进行了深入的探讨，尤其是在现代信息技术飞速发展的今天，各学科之间的联系日益密切，单一学科的产品设计难以保证产品结构的最佳化，因而，今后的结构优化设计应实现多学科的整合，促进数学、物理、计算机等学科的有机结合，以提高机械结构的设计效率，促进机械行业的发展。
浅析机械结构优化设计应用与趋势
浅析机械结构优化设计应用与趋势摘要：文章主要针对机械结构优化设计应用与趋势进行分析，结合当下机械结构优化设计发展现状，从机械结构优化设计应用、机械结构优化设计趋势方面进行深入研究与探索，更好的推动机械结构优化设计的发展与进步。
关键词：机械结构；结构优化；优化设计当前我国各行业在生产运行期间，都需要对机械设备等进行应用。
因此为了促进机械产品自身功能的全面发挥，应对机械结构进行优化设计。
随着科学技术的发展，我国对于机械结构优化设计已经具有可较强的研究成果，并在相关领域中得到了较为广泛的使用。
机械结构优化设计在充分促进机械产品性能的全面提升的同时，在未来的经济市场中也有着重要的作用与意义。
一、机械优化设计的发展在科学技术不断发展作用下，使得产品的更新换代速度快速提升。
传统的大批量生产模式正逐渐转变为小批量以及多种类生产模式。
想要促进企业在经济市场中的影响力与占有率快速提升，小批量生产通常需要降低成本以及减少生产时间。
所以机械结构优化设计为机械设计提供了较为完善的设计措施的，对这种设计方法进行使用，可促进其市场占有率快速提升，并在一定程度上虽然设计时间并提高设计质量，促进效率快速提高。
在优化设计刚刚兴起时，其主要是将工程设计与数学理论知识进行有机结合，并在较为丰富的优化设计方案中对最为科学合理的方案进行选择，促进工程设计效率与设计质量等实现全面的提升。
当前在交通、船舶、建筑以及航天航空等行业中对其都有着较为广泛的使用，并有效促进了经济效益与社会效益的快速提高。
现阶段，在社会经济等不断发展的影响下，机械结构优化设计也受到了人们的广泛关注，同时也逐渐转变为相关工程人员需要掌握与了解的主要设计方法。
二、机械结构优化设计应用（一）结构大小优化在机械结构实际设计期间，对于结构大小通常具有较为精准的需求。
机械结构设计需要充分保证各零件大小满足实际运行工作标准需求。
以多了零件组成的机械构件为例进行分析，若其中某一零件大小不能满足实际运行需求，则会导致所有零件的相互连接效果受到硬性，促进机械磨损程度的快速提升，严重时还会导致机械设备出现报废现象。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机械优化设计方法现状及发展趋势 关键词：优化设计 现状 发展趋势 Key Words：Optimal Design current situation Development trends
摘要：随着科学发展的需要, 机械产品设计质量的不断提高, 设计周期的白益缩短, 要求设计者考虑的因素也愈来愈多, 其计算方法的复杂性和精确性都是二般传统设计难以完成的。面对这种技术发展的现状, 设计者便开始求助于新的理论和新的设计方法。机械优化设计就是在这种情况下, 发展起来的一种现代设计方法。 As the needs of the scientific development, mechanical product design and continuous improvement in quality, design cycle, shortening the require designers to consider more and more of the factors, and its method of calculating the complexity and accuracy are difficult for traditional design like the Second completed. Face in the development of this technology, designers began to turn to new theories and new methods of design. Optimal Design of machinery is in such circumstances, the development of a modern design.
引言 机械优化设计是最优化理论、电子计算机技术与机械工程相结合的一门学科。早在二十世纪五十年代以前, 工程设计问题的最佳决策还只是限于古典数学中的微分法和变分法, 或用拉格朗日乘子法解决等式约束问题。直到四十年代前后, 特别是Dantzing提出大型线性规划技术以后, 使得借用数值算数求解优化问题才成为可能。随着电子计算机和计算技术的迅速发展, 不仅推动了最优化技术的广泛应用, 也促进最优化理论的进一步发展。在此期间, 把最优化技术运用到机械工程设计中的“ 机械工程优化设计” 概念便由此而萌生, 成为了一门工程新学科。 机械优化设计同传统设计相比、具有以下三个特点：（1）采用了最优化思想和策略；（2）建立了一个能正确反映实际工程设计问题的数学模型；（3）用高速计算机寻求最佳方案。实践表明：机械优化设计已成为解决机械设计问题的一种有效方法, 是计算机辅助设计（CAD）应用中的一个重要方面。
1机械优化设计方法概述 设计任何一种机械设备, 都需要预先规定一个设计指标, 即设计要求或追求目标。设计者首先要根据设计要求进行方案设计, 以期能找出一种最佳方案。而以数学规划理论加电子计算机技术为基础的机械优化设计可为解决这类工作设计问题, 提供重要的理论依据和设计方法。 机械优化设计问题渊源于生产实践。对于一般工程问题, 设计者可以根据其实际设计问题的追求目标和限制条件约束, 抽象为如下的数学模型： 通常, 把上式的求解称为最优化或规化。由于机械工程设计中大多数的数学模型归属于非线性规划问题, 因此机械优化设计的方法就是建立在非线性规划的基础之上。一般地, 它可分为以下四大类： ① 间接法—又称为解析法利用导数寻求函数极值的方法。属于这种方法的有古典微分法、古典变分法、极值原理和库思一图克定理等。 ② 直接法—又称为搜索法。属于这种方法的有消元法、爬山法等。 ③ 以解析法为基础的数值计算。属于这种方法的有梯度法, 如, 共轭梯度法、改尺度法、可行方向法、梯度投影法、SUMT等。 ④ 用线性规划方法逐步逼近非线性规划方法。属于这种方法的有法和法等。 非线性规划的最优性条件有以下两大类： ① 无约束规划问题的极值条件。 ② 有约束规划问题的极值条件。 若按照其处理设计问题的数学模型不同, 其方法又可以分为以下；两种： ① 确定型机械优化设计 这种方法主要是把设计变量或参数作为确定的量来进行优化的。目前, 大多数机械工程优化设计采用该法进行优化, 其理论和设计方法都较为成熟。 ② 不确定型机械优化设计 这种方祛较与工程实际情况相吻合, 是近几年来研究得较多的方法之一。该方法与确定型的区别在于把一设计变量或参数作为不确定的量来进行优化的。属于这种方法的有概率垫机械优化设计、可靠性机械优化设计及模糊型机械优化设计。目前, 这种方法的理论研究和应用范围都远不如前一种方法, 是今后的发展方向。 此外, 还可以按照设计变量的处理不同分为： ① 连续变量机械优化设计。 ② 离散变量机械优化设计、 ③ 连续、离散混合变量机械优化设计。 按照目标函数指标的多少又可分为： ① 单目标机械优化设计。 ② 多目标机械优化设计。 总之, 机械优化设计方法是很多的。但目前还没有一种方法, 甚至一类方法对机械工程问题是普遍有效的。实际上, 解决工程优化设计往往是采用几种方法的组合石需要指出的是, 非线性规划寻优方法往往都只能得到局部最优解, 只有当自标函数和约束函数均是凸函数时, 局部最优解才是全域最优解。对于非凸问题的全域最优解, 正引起注意和研究。可以确信, 随着电子计算机一及最优化理了论的发展, 这一问题将得到园满地解决, 促使机械优化方法更为完善。 2机械优化设计现状及发展趋势 随着科学发展的需要, 机械产品设计质量的不断提高, 设计周期的白益缩短, 要求设计者考虑的因素也愈来愈多, 其计算方法的复杂性和精确性都是二般传统设计难以完成的。面对这种技术发展的现状, 设计者便开始求助于新的理论和新的设计方法。机械优化设计就是在这种情况下, 发展起来的一种现代设计方法。 机械优化设计, 目前在国内应用情况还难作出估计。但不少工程实例表明机械优化设计在现代产品设计中的经济效果还是很显著的。例如，对某大型一级减速器,优化设计结果使其重量减轻12%。对某行星减速器, 优化设计结果使体积缩小13%。对20台桥式起重机箱形主梁, 优化结果使其重量减轻14%等等。另外,化设计后, 其动力性能、运动精度得到了显著的改善。息前,对各种机构进行优机械优化设计已开始由对零部件和机构的设计转向整机或系统设计。总之, 近十儿年来的机械优化设计发展,给机械工程带来了很大的效益, 对进一步提高机械产品质量、降低一成本缩短生产周期等方面产生了深刻的影响。但要看到, 目前大多数机诫优化设计所采用的优化算法与实际工程设计的要求还不相适应, 乃是当今优化设计面临的新的挑战。
2.1机械优化设计数学模型面临的挑战 把一个复杂的工程系统抽象成数学模型时, 工程设计人鼻经常两临多种可供选择的数学模型, 如何恰当地选择数学模型是一个至关重要的问题。一解半说, 应选用那些既能近似地反映工程实际问题又便于数学处理的数学模型。一然而, 这二者往往是矛盾的。 设计者的任务就是要合理地解决这一矛盾。一、人们当撇设认问题时, 把设计变稣成定值而津立的教徽模型为碑定型模犁。到月前为舟优终设计木多竿都讨论这种模型, 一并采用常规的优化设计方声寻事并秒解。但晕, 严格地讲, 任何实际问题都基有某种不确定性, 即随机性。（例如, 工艺尺寸的制造公差、材料强度、一载荷的随机性等）这种具有统计的不规则的数学模型, 可以根据其概率性质来建立, 即概率模型。这种模型较确定型模型更能反映工程实际问题。 概率模型的一般求解是用蒙特卡罗和马尔柯夫模型来处理的。但随着混合离散变量优化方法的发展, 也有人试图通过概率的一定分布性质, 把概率模型转化为参数的期望值所建立的确定模型, 并通过混合离散变鼠优化方法进行求解。目前, 这种模型的优化方法正在逐步完善, 有些方面尚待进一步研究。 此外, 不确定型模型还有可靠性模型与模糊性模型。目前, 这两种模型的处理都只限于强度设计时的约束函数处理。在过去所研究的强度优化设计中, 通常, 都是按照常规设计规划所给出的合适安全系数来进行处理的。这种狭义的优化设计, 造成了设计方法先进和建立数学模型落后的十分不协调现象, 使得优化出来的结果有时意义不大。而可靠型和模糊型模型则是从工程实际出发, 并考虑到参数、材料性质和载荷等的随机性和模糊性, 按照概率强度和其隶属函数的性质来建立的模型。因而, 它更能符合实际工程设计的要求。但是, 由于我国目前有关零、部件的数据库极少, 因此, 往往所作的可靠型和模糊优化设计, 带有很大的人为影响因素, 影响设计效果。可以确信, 随着我国数据库的发展完善, 传统型数学模型必将被匕述更合乎于工程实际的数学模型所淘汰。这是发展的必然趋势。另外, 机械动态系的数学模型以及其灵敏度的分析也是当前需要解决的课题。
2.2优化方法所面临的挑战 有关解决约束参数、或非线性规划问题的研究, 一直是应用数学和计算数学数值分析方面十分活跃的领域。目前, 这个领域内已有一些非常有效的算法, 并可望得到更进一步的发展。令人遗憾的是, 还没有一种优化方法占绝对优势。其原因在于, 工程问题的复杂性迫使设计者不得不同时采用几种功能不同的方法进行寻优求解, 以期得到最佳设计方案。 根据国内外现有报导的资料归纳起来, 目前的优化方法发展趋势有以下几个方面： 2.2.1关于混合离散变量的算法：怎样处理多变量只能从有限的表格中的取值问题, 乃是目前急需解决的问题之一。因为, 工程中大多数是这种问题。事实上, 任何一种产品的参数, 即使用最精密的测量工具, 其参数值也是有间隔的。此外, 设计参数的间隔化, 使在解决约柬非线性离散变量问题时的最优性条件也与常规的优化方法完全不同。总之, 加强这方面的研究是很希望的。 2.2.2关于多目标优化设计：工程实际中只追求单项指标是不多见的。相反, 更多的情形是设计变量在满足两项或多项指标函数, 才能更好地表达所期求的设计。然而,这些目标函数可能是相互补充或相互矛盾的。如何权衡多项设计指标, 过去有不少文章和一些专著讨论这个问题。近年来, 利用博奕论和排序论等解决多目标问题已取得一些很有希望的进展。另外, 利用模糊数学在多目标优化设计中求解, 也是近年来的一个发展方向。总之, 关于多目标求解理论和方法的进一步研究和推广, 还需付出很大的努力。 2.2.3关于大型优化设计问题什么样的策略和方法才能处理有数百个设计变量和上千个非线性约束的规划问题, 现在越来越引人注目了。过去, 不恰当地把问题简化到更易处理的规模, 势必造成丢掉或者显著降低所得到结果的价值。近年来, 在研究这方面问题的稀疏性或利用分治策略的方法上展示了现实可行的前景。 2.2.4关于全域最优化的方法：目前, 多数算法不能期望得到非凸问题的全域最优解。对于高维间题, 甚至遇到它时, 也难以识别。D.J.wilde教授指出, 近年来不断发展的、解析的、非迭代的全域最优化方法可望解决这一问题。 此外, 加强对通用和专用优化软件的性能比较和数据库的研究也是十分迫切的课题。总之, 尽管在优化理论和数学模型的研究中尚需付出很大的代价和努力, 然而, 优化设计的前景仍是非常光明的, 总是逐步向更新的领域开拓和发展。