基于非概率可靠性的离散变量结构优化设计

张思才，张方晓

（中国工程物理研究院总体工程研究所，四川绵阳621999）

基于非概率可靠性的离散变量结构优化设计

张思才，张方晓

（中国工程物理研究院总体工程研究所，四川绵阳621999）

目的针对工程结构设计中因材料供应规范限制使得设计变量不能连续取值以及材料性能波动、外界载荷偏差等不确定性问题，探索研究非概率可靠性在离散变量结构优化设计中的应用。方法以桁架结构杆件截面直径为设计变量、结构质量极小化为目标，考虑材料强度极限与外部载荷的不确定性，建立具有非概率可靠性指标约束的离散变量结构可靠性优化模型，并采用遗传算法求解离散变量结构优化设计问题。结果求解获得了三杆、十杆超静定桁架杆件截面直径最优组合，得到的优化结果相较确定性优化结果更具鲁棒性。结论非概率可靠性模型对于解决工程中设计变量具有离散性和不确定性的优化设计问题具有可行性。

非概率；离散变量；结构优化；可靠性

对于工程结构中材料性能波动、加工误差、外界载荷偏差等不确定性问题，早期人们通常采取安全系数法予以处理，但这种方法往往取决于设计者的工程经验与认识。随后，诸多学者将不确定性参数视为随机变量，发展了基于应力-强度干涉模型的结构可靠性优化设计方法，然而概率可靠性对概率模型参数非常敏感[1]，参数较小的误差都可能引起结构可靠性出现较大的偏差。……