复杂机械结构模糊优化方法及工程应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 结构模糊优化设计研究现状及分析 1

1.1.1 国内外在该方向的研究现状 1

1.1.2 对现行国内外研究的总结 3

1.2 结构设计中的模糊信息 4

1.3 本书主要内容 5

第2章 模糊优化理论的基本知识 7

2.1 模糊集合 7

2.1.1 模糊集合的定义 7

2.1.2 模糊集合的表示法 8

2.1.3 模糊集合的基本运算 9

2.2 截集 10

2.2.1 截集的定义 10

2.2.2 截集的性质 12

2.3 聚集函数 12

2.3.1 工程设计的聚集函数公理［50］ 12

2.3.2 工程设计的聚集函数 14

2.4 隶属函数的形式及选择 16

2.4.1 常用隶属函数形式［51］ 16

2.4.2 模糊允许区间上下界的确定 23

2.4.3 隶属函数选取对模糊优化解的影响［52］ 23

2.5 分解定理 25

2.6 模糊扩展原理 27

2.7 凸模糊集合和模糊数 28

2.7.1 凸模糊集合 28

2.7.2 模糊数 29

第3章 结构模糊优化方法及算法改进 31

3.1 模糊优化的数学模型 31

3.1.1 机械模糊优化设计的一般步骤 31

3.1.2 建立数学模型的基本原则 31

3.1.3 模糊优化基本概念 33

3.1.4 模糊优化变量的隶属函数选取 34

3.2 模糊优化的分类 37

3.2.1 对称模糊优化和非对称模糊优化 37

3.2.2 模糊遗传算法 38

3.2.3 其他方法 39

3.3 单目标模糊优化设计 39

3.3.1 迭代法 39

3.3.2 最优水平截集法 43

3.3.3 权重最大最小法 48

3.4 多目标模糊优化设计 50

3.4.1 对称多目标模糊优化的求解 50

3.4.2 普通多目标模糊优化问题的求解 51

3.4.3 多目标模糊优化的向量水平截集法 53

3.4.4 多目标模糊优化的权重最大最小法 53

3.4.5 多目标模糊优化的分层序列法 55

3.5 数值例子及工程应用 56

3.5.1 单目标模糊优化 56

3.5.2 多目标模糊优化 58

3.5.3 模糊优化设计的工程应用 62

3.6 MATLAB优化工具箱及在模糊优化中的应用 68

3.6.1 MATLAB优化工具箱简介［58］ 68

3.6.2 闭式标准斜齿圆柱齿轮模糊优化算例 78

3.6.3 普通圆柱蜗杆传动多目标模糊优化算例 84

第4章 基于NSGA-Ⅱ的多目标结构模糊优化 90

4.1 遗传算法的特点 90

4.2 遗传算法的实现方式［60,61］ 91

4.2.1 编码方式 91

4.2.2 选择算子 92

4.2.3 交叉与变异算子 93

4.3 遗传算法的基本流程 93

4.4 多目标遗传算法 94

4.4.1 随机权重方法（random-weight approach） 95

4.4.2 SPEA 96

4.4.3 非支配排序遗传算法NSGA 96

4.4.4 带精英策略的非支配排序的遗传算法NSGA-Ⅱ 98

4.5 基于改进的NSGA-Ⅱ多目标遗传算法模糊优化 101

4.5.1 模糊约束函数清晰化 101

4.5.2 交叉算子的设计 102

4.5.3 改进的NSGA-Ⅱ模糊计算过程 102

4.6 改进的NSGA-Ⅱ算例分析 103

4.7 改进的NSGA-Ⅱ在模糊机械结构优化中的应用 108

第5章 复杂机械结构模糊有限元优化及软件开发 112

5.1 模糊有限元法基本理论 112

5.1.1 引言 112

5.1.2 有限元分析的基本原理 112

5.1.3 模糊有限元平衡方程 115

5.1.4 模糊有限元分析方法［52］ 115

5.2 ANSYS有限元分析软件简介 119

5.2.1 ANSYS简介 119

5.2.2 APDL语言［69］ 123

5.2.3 ANSYS优化设计的基本过程 124

5.2.4 ANSYS优化原理 127

5.2.5 ANSYS优化典型例题 128

5.3 安全阀阀体模糊有限元优化及集成软件开发 135

5.3.1 基于ANSYS的模糊有限元建模 135

5.3.2 VC.NET与阀体结构分析APDL程序实现 139

5.3.3 VC.NET与ANSYS实时生成图片与动画技术 143

5.3.4 软件功能 144

5.3.5 模糊优化结果及分析 147

5.4 五自由度对接试验台关键部件结构模糊有限元优化设计 149

5.4.1 五自由度对接试验台简介 149

5.4.2 基于模糊约束的关键部件建模 151

5.4.3 关键部件优化结果及分析 152

5.4.4 结果分析 155

5.5 三轴仿真转台框架结构的模糊有限元优化 156

5.5.1 框架有限元模型的建立 156

5.5.2 模糊优化数学模型的建立 156

5.5.3 算例 158

5.6 机械产品设计、仿真、优化集成应用实例 160

5.6.1 引言 160

5.6.2 弯管模CAD模块开发 162

5.6.3 弯管模CAE模块开发 166

5.6.4 弯管模OPT模块的开发 172

5.6.5 弯管模CAPP模块开发 174

5.6.6 集成环境下的编程技术 178

第6章 机械多目标模糊可靠性优化 185

6.1 机械模糊可靠性概述［75］ 185

6.1.1 引言 185

6.1.2 零件的模糊可靠性原理 186

6.1.3 机械模糊可靠性优化设计 188

6.2 多目标模糊可靠性优化的算例分析 189

6.2.1 设计变量 190

6.2.2 目标函数 190

6.2.3 约束条件 190

6.2.4 模糊约束的非模糊处理 192

6.2.5 基于NSGA-Ⅱ多目标模糊可靠性的优化过程及结果分析 192

6.2.6 基于ANSYS可靠性设计的算例验证及分析 193

6.3 机械系统技术状态模糊评估模型 197

6.3.1 热控百叶窗部件技术状态评估 197

6.3.2 系统技术状态分析 197

6.3.3 模糊技术状态函数 199

6.3.4 技术状态评价综合模型 200

第7章 模糊综合评判实例 201

7.1 模糊综合评判简介 201

7.1.1 基本步骤 201

7.1.2 模糊综合评判的方法 202

7.1.3 评判指标的处理 203

7.2 铣刀片模糊综合评判系统实例 203

7.2.1 铣刀片模糊综合评判模型的建立 204

7.2.2 模糊综合评判模型的建立 205

7.2.3 铣刀片模糊综合评判应用实例 207

7.2.4 基于Visual C＋＋的模糊综合评判系统的构建 210

第8章 模糊理论在其他领域中的应用 215

8.1 模糊理论在图像处理中的应用 215

8.1.1 引言 215

8.1.2 神经网络基本概念 215

8.1.3 图像处理中的模糊理论 216

8.1.4 模糊系统与神经网络的融合 217

8.1.5 模糊神经网络滤波器的设计 219

8.1.6 神经网络的学习 222

8.1.7 试验及结果 222

8.2 模糊理论在纤维张力控制系统中的应用 224

8.2.1 引言 224

8.2.2 张力控制系统结构设计 224

8.2.3 张力控制系统模糊控制器的设计 225

8.2.4 模糊控制的结果 231

参考文献 234