基于自适应代理模型的加筋壳结构可靠性优化设计

刘玉琢; 曹立雄; 吴建国; 李海波

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于自适应代理模型的加筋壳结构可靠性优化设计

更新时间：2024-06-26

- 基于自适应代理模型的加筋壳结构可靠性优化设计
- STRUCTURAL RELIABILITY OPTIMIZATION DESIGN OF REINFORCED SHELL MODEL BASED ON ADAPTIVE SURROGATE MODEL
- 机械强度 2024年页码：1-7
- 作者机构：
  
  1.湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室，长沙 410082
  2.湖南大学设计艺术学院麓山实验室，长沙 410082
  3.Key Laboratory of Reliability and Environmental Engineering，Beijing Institute of Structureand Environment Engineering，Beijing 100076，China
- 作者简介：
  
  刘玉琢，男，1999年生，河北秦皇岛人，汉族，湖南大学机械与运载工程学院硕士研究生，主要研究方向为结构可靠性分析。
- 基金信息：
  
  The project supported by the National Natural Science Foundation of China(52375241);the Natural Science Foundation of Hunan Province(2022JJ40058;2023JJ60152)
- DOI：
  中图分类号：
- 网络出版日期：2024-06-03，
扫描看全文
刘玉琢,曹立雄,吴建国等.基于自适应代理模型的加筋壳结构可靠性优化设计[J].机械强度,

LIU YuZhuo,CAO LiXiong,WU JianGuo,et al.STRUCTURAL RELIABILITY OPTIMIZATION DESIGN OF REINFORCED SHELL MODEL BASED ON ADAPTIVE SURROGATE MODEL[J].Journal of Mechanical Strength,
刘玉琢,曹立雄,吴建国等.基于自适应代理模型的加筋壳结构可靠性优化设计[J].机械强度, DOI：10.16579/j.issn.1001-9669...001.

LIU YuZhuo,CAO LiXiong,WU JianGuo,et al.STRUCTURAL RELIABILITY OPTIMIZATION DESIGN OF REINFORCED SHELL MODEL BASED ON ADAPTIVE SURROGATE MODEL[J].Journal of Mechanical Strength, DOI：10.16579/j.issn.1001-9669...001.

摘要

加筋壳结构具有较高的比刚度和比强度，被广泛应用于航空航天承力结构中。可靠性优化设计（Reliability-Based Design Optimization，RBDO）方法通过综合考虑结构参数中的不确定性和风险因素，可避免结构的过保守设计，保证其在服役环境中的可靠性和安全性。提出了一种基于自适应代理模型的高效RBDO方法，来解决屈曲可靠性约束下的加筋壳结构轻量化设计问题。基于预期可行性函数准则实现了样本点的自适应添加，并通过构建分段函数将离散变量连续化，进而在保证设计结果可靠性的前提下提高优化效率。最后，通过将可靠性优化设计结果与确定性优化结果对比，验证了所提方法的有效性。

Abstract

Reinforced shell structure is widely used in aerospace load-bearing structures because its high specific stiffness and specific strength.By considering the uncertainty and risk factors in the structural parameters，the Reliability-Based Design Optimization （RBDO） can avoid the overly conservative design of the structure and ensure its reliability and safety.An efficient RBDO method based on adaptive agent model was proposed.This method solves the problem of lightweight design of reinforced shell structure under buckling reliability constraints.The adaptive addition of sample points was implemented through the expected feasibility function criterion，and the discrete variables was continued by constructing piecewise functions.This increases optimization efficiency while ensuring the reliability of design results.Finally，the effectiveness of the proposed method is verified by comparing the RBDO results with the deterministic optimization results.

关键词

加筋壳结构可靠性优化设计自适应代理模型预期可行性函数准则

Keywords

Reinforced shellReliabilitybased design optimizationAdaptive surrogate modelExpected feasibility function

references

范瑞祥，张晓颖，黄诚，等.等边三角形网格加筋壳轴压承载研究［J］.强度与环境，2014，41（4）：33-40.

FAN RuiXiang，ZHANG XiaoYing，HUANG Cheng，et al.Research on stability and critical load of isogrid stiffened cylinder under axial compression［J］.Structure & Environment Engineering，2014，41（4）：33-40（In Chinese）.

王博，郝鹏，田阔.加筋薄壳结构分析与优化设计研究进展［J］.计算力学学报，2019，36（1）：1-12.

WANG Bo，HAO Peng，TIAN Kuo.Recent advances in structural analysis and optimization of stiffened shells［J］.Chinese Journal of Computational Mechanics，2019，36（1）：1-12（In Chinese）.

WANG B，YANG M S，ZHANG D Y，et al.Alternative approach for imperfection-tolerant design optimization of stiffened cylindrical shells via energy barrier method［J］.Thin-Walled Structures，2022，172： 108838.

杨蓉，马斌捷，吴兵，等.网格加筋圆柱壳轴压稳定性分析［J］.强度与环境，2016，43（4）：57-64.

YANG Rong，MA BinJie，WU Bing，et al.Axial compression stability analysis of stiffened cylindrical shell with grid［J］.Structure & Environment Engineering，2016，43（4）：57-64（In Chinese）.

张华，刘汉武，柳征勇，等.航天器双圆柱薄壳结构的承载实验及结构优化［J］.强度与环境，2018，45（2）：36-42.

ZHANG Hua，LIU HanWu，LIU ZhengYong，et al.Experiment study on load carrying of double cylinder thin-shell structure［J］.Structure & Environment Engineering，2018，45（2）：36-42（In Chinese）.

龙连春，赵斌，陈兴华.薄壁加筋圆柱壳稳定性分析及优化［J］.北京工业大学学报，2012，38（7）：997-1003.

LONG LianChun，ZHAO Bin，CHEN XingHua.Buckling analysis and optimization of thin-walled stiffened cylindrical shell［J］.Journal of Beijing University of Technology，2012，38（7）：997-1003（In Chinese）.

张东，穆京京，蒋亦幪，等.轴压下圆柱加筋壳的热屈曲［J］.强度与环境，2019，46（6）：30-35.

ZHANG Dong，MU JingJing，JIANG YiMeng，et al.Thermal buckling of stiffened cylinders under axial compression［J］.Structure & Environment Engineering，2019，46（6）：30-35（In Chinese）.

WANG B，TIAN K，HAO P，et al.Hybrid analysis and optimization of hierarchical stiffened plates based on asymptotic homogenization method［J］.Composite Structures，2015，132： 136-147.

HAO P，WANG B，LI G，et al.Hybrid optimization of hierarchical stiffened shells based on smeared stiffener method and finite element method［J］.Thin-Walled Structures，2014，82： 46-54.

YANG S，LEE M，LEE I.A new sampling approach for system reliability-based design optimization under multiple simulation models［J］.Reliability Engineering & System Safety，2023，231： 109024.

LI L，WU Y Z，ZHANG Q，et al.A Transformation-based improved kriging method for the black box problem in reliability-based design optimization［J］.Mathematics，2023，11： 218.

DU X P，CHEN W.Sequential optimization and reliability assessment method for efficient probabilistic design［J］.Journal of Mechanical Design，2004，126（2）： 225-233.

WANG Z H，LI H，CHEN Z M，et al.Sequential optimization and moment-based method for efficient probabilistic design［J］.Structural and Multidisciplinary Optimization，2020，62： 387-404.

OLSON S S，SU J C P，SILVA H，et al.Turbulence-parameter estimation for current-energy converters using surrogate model optimization［J］.Renewable Energy，2021，168： 559-567.

WU J H，TAO Y R，HAN X.Polynomial chaos expansion approximation for dimension-reduction model-based reliability analysis method and application to industrial robots［J］.Reliability Engineering & System Safety，2023，234： 109145.

JIANG C ，HAN X ，LI W X ，et al.A hybrid reliability approach based on probability and interval for uncertain structures［J］.Journal of Mechanical Design，2012，134（3）： 031001.

YANG M D，ZHANG D Q，WANG F，et al.Efficient local adaptive Kriging approximation method with single-loop strategy for reliabi-litybased design optimization［J］.Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering，2022，390： 114462.

ECHARD B，GAYTON N，LEMAIRE M.AK-MCS： an active learning reliability method combining Kriging and Monte Carlo simulation［J］.Structural Safety，2011，33（2）： 145-154.

DU X P，HU Z.Mixed efficient global optimization for time-dependent reliability analysis［J］.Journal of Mechanical Design，2015，137（5）： 051401.

BICHON B J，ELDRED M S，SWILER L P.Efficient global reliability analysis for nonlinear implicit performance functions［J］.AIAA journal，2008，46（10）： 2459-2468.

李庆亚，谭福颖，乔玲，等.薄壁加筋圆柱壳后屈曲分析方法研究［J］.固体火箭技术，2015，38（4）： 541-548.

LI QingYa，TAN FuYing，QIAO Ling，et al.Comparative study on post-buckling analysis method of thin-walled stiffened cylindrical shell［J］.Journal of Solid Rocket Technology，2015，38（4）： 541-548（In Chinese）.

MENG Z，HAO P，LI G，et al.Non-probabilistic reliability-based design optimization of stiffened shells under buckling constraint［J］.Thin-Walled Structures，2015，94： 325-333.

乔心州，黄兴，刘鹏，等.离散变量桁架非概率可靠性优化设计［J］.机械设计与研究，2021，37（3）： 12-15.

QIAO XinZhou，HUANG Xing，LIU Peng，et al.Optimization design of trusses with discrete variables based on nonprobabilistic reliability［J］.Machine Design & Research，2021，37（3）： 12-15（In Chinese）.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据