现代设计理论与方法 全套课件上（1-3章）.PPT

现代设计理论与方法 前　言 本课程主要内容及课时安排 教材及教学参考书 任课教师及联系方法 教学计划与安排 1.1 现代设计 1.2 现代设计理论和方法的主要内容及特点 1.3 现代产品的设计类型及进程 1.4 学习本课程的意义及任务 2.1 概述 2.1.2 优化设计的数学模型 2.1.3 优化问题的分类 2.1.4 优化设计的迭代算法 2.2 优化方法的数学基础(略) 2.3 一维优化方法 2.3.1 有哪些信誉好的足球投注网站区间的确定 2.3.2 黄金分割法 2.3.3 二次插值法 2.4 多维无约束优化方法 2.4.1 坐标轮换法 求最优步长 举例： 2.4.2 鲍威尔法 2.4.4 牛顿法 2.4.5 变尺度法 2.5 约束优化方法 2.5.1 复合形法 2.5.2 惩罚函数法 内点法例题 2. 外点罚函数法 3. 混合罚函数法 2.6 多目标优化方法 2.6.1 加权组合法 2.6.2 功效系数法 2.6.3 主要目标法 2.7 工程优化设计应用 2.7.2 工程优化设计实例 实例2 圆柱螺旋压缩弹簧的优化设计 内容简介 3.1 概述 3.1.2 可靠性的概念及特点 3.1.3 可靠性设计的基本内容 3.2 可靠性设计常用指标 2. 不可靠度或失效概率F(t) 4. 失效率λ(t) 5. 平均寿命 3.3 可靠性设计中常用分布函数 3.4 机械强度可靠性设计 3.4.1 应力-强度分布干涉理论 1. 概率密度函数联合积分法 2. 强度差概率密度函数积分法 3.4.2 零件强度可靠度的计算 3.4.3 零件强度分布规律及分布参数的确定 3.4.4 零件工作应力分布规律及分布参数的确定 3.4.5 强度可靠性计算条件式与许用可靠度 3.4.6 机械零部件强度可靠性设计的应用 3.5 疲劳强度的可靠性分析 3.6 系统可靠性设计 3.6.1 元件可靠性预测 3.6.2 系统可靠性预测 1. 串联系统的可靠性 2. 并联系统的可靠性 3. 贮备系统的可靠性 4. 表决系统的可靠性 5. 串并联系统的可靠性 6. 复杂系统的可靠度 3.6.3 系统可靠性分配 1. 平均分配法 2. 按相对失效概率分配可靠度 3. 按复杂度分配可靠度 4. 按复杂度与重要度分配可靠度 令强度差 （3-46） （3-47） 由于 c 和 s 均为随机变量，所以强度差 也为一随机变量。 零件的失效概率很显然等于随机变量 小于零的概率，即 。 　　从已求得的 f(c)及 g(s)可找到的概率密度函数 ， 从而可按下式求得零件的失效概率为 　　由概率论可知，当 c和 s均为正态分布的随机变量时，其差 也为一正态分布的随机变量，其数学期望　　及均方差　　分别为 （3-48） 　 的概率密度函数　　　为 将式(3-49)代入式(3-47)，即可求得零件的失效概率为 （3-49） （3-50） 　为了便于计算，现作变量代换，令 则式(3-50)变为： （3-51） 如令，　　　　，则上式(3-51)为 　　为了便于实际应用，将式(3-52)的积分值制成正态分布积分表，在计算时可直接查用。 （3-52） 　　在求得了零件强度的失效慨率后，零件的强度可靠性以可靠度R来量度。在正态分布条件下，R 按下式计算： （3-53） 　　例3-6 　某螺栓中所受的应力s 和螺栓材料的疲劳强度c 均为正态分布的随机变量，其 μs＝350 MPa，σs＝28 MPa，μc＝420 MPa，σc＝28 MPa。试求该零件的失效概率及强度可靠度。 　解： 根据强度差概率密度函数积分法，由式(3-48)计算，得 查表3-1，对应于 的表值为 0.0384，即 即该螺栓的失效概率为3.84％，其可靠度为96.16％。 则 　　大量统计资料表明，零件材料强度c 分布规律一般都较好地服从正态分布　　　　 。其概率密度函数为： （3-54） 　　强度c 的分布参数（数学期望　 与均方差　 ）较精确的确定方法是，根据大量零件样本试验数据，应用数理统计方法，按下列公式计算： (3-55) 　　但在大多数情况下，这样的数据是难于取得的。为了实用起见，可采用如下近似计算公式确定： （１）对静强计算 对塑性材料： （3-58） 对脆性材料： （3-59） 式中，　　　为按拉伸获得的机械特性转为弯曲或扭转特性的转化系数。 为考虑零件锻(轧)或铸的制造质量影响系数， 对锻