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现代设计方法大作业 班级：机设0807班 姓名： 学号： 17 日期：2011-12-20 一、模糊评价法在价值设计中的实际运用 1.什么是模糊综合评价法 模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评标方法。该综合评价法根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。它具有结果清晰,系统性强的特点,能较好地解决模糊的、难以量化的问题,适合各种非确定性问题的解决。 二、可靠性优化设计法 1、可靠性优化设计的优点： 能定量的给出产品在使用中的可靠性，又能得到产品在功能、参数匹配、结构尺寸与质量、成本等方面参数的最优解 2、可靠性优化设计内容的几个方面： （1）系统可靠性的最优化分配； （2）以可靠度为约束条件的可靠性优化设计； （3）以可靠度最大为目标的可靠性优化设计。 实际运用研究事例： 模糊可靠性优化设计及其在蜗杆传动中的应用 三、有限元的优化设计 1 有限元的现状及其发展 有限元法( Finite Element Method, FEM) , 是计算力学中的一种重要的方法, 它是20世纪50年代末60年代初兴起的应用数学、现代力学及计算机科学相互渗透、综合利用的边缘科学。有限元法最初应用在工程科学技术中,用于模拟并且解决工程力学、热学、电磁学等物理问题。对于过去用解析方法无法求解的问题和边界条件及结构形状都不规则的复杂问题, 有限元法则是一种有效的分析方法。 有限元法的基本思想是先将研究对象的连续求解区域离散为一组有限个且按一定方式相互联结在一起的单元组合体。由于单元能按不同的联结方式进行组合, 且单元本身又可以有不同形状,因此可以模拟成不同几何形状的求解小区域; 然后对单元( 小区域) 进行力学分析, 最后再整体分析。这种化整为零, 集零为整的方法就是有限元的基本思路 。 有限元法是R. Courant 于1943 年首先提出的 。自从提出有限元概念以来, 有限元理论及其应用得到了迅速发展。过去不能解决或能解决但求解精度不高的问题, 都得到了新的解决方案。传统的FEM 假设: 分析域是无限的; 材料是同质的, 甚至在大部分的分析中认为材料是各向同性的; 对边界条件简化处理。但实际问题往往是分析域有限、材料各向异性或边界条件难以确定等。为解决这类问题, 美国学者提出用GFEM ( Generalized Finite Element Method) 解决分析域内含有大量孔洞特征的问题 ; 比利时学者提出用HSM( the Hybrid met is Singular element of Membraneplate) 解决实际开裂问题。 在FEM 应用领域不断扩展、求解精度不断提高的同时, FEM 也从分析比较向优化设计方向发展。印度Mahanty 博士用ANSYS 对拖拉机前桥进行优化设计, 结果不但降低了约40% 的前桥自重, 还避免了在制造过程中的大量焊接工艺, 降低了生产成本。 FEM 在国内的应用也十分广泛。自从我国成功开发了国内第一个通用有限元程序系统JIGFEX 后, 有限元法渗透到工程分析的各个领域中, 从大型的三峡工程到微米级器件都采用FEM进行分析, 在我国经济发展中拥有广阔的发展前景。 目前在进行大型复杂工程结构中的物理场分析时, 为了估计并控制误差, 常用基于后验误差估计的自适应有限元法。基于后处理法计算误差, 与传统算法不同, 将网格自适应过程分成均匀化和变密度化2 个迭代过程。在均匀化迭代过程中, 采用均匀网格尺寸对整体区域进行网格划分, 以便得到一个合适的起始均匀网格; 在变密度化迭代过程中只进行网格的细化操作, 并充分利用上一次迭代的结果, 在单元所在的曲边三角形区域内部进行局部网格细化, 保证了全局网格尺寸分布的合理性, 使得不同尺寸的网格能光滑衔接, 从而提高网格质量。整个方案简单易行, 稳定可靠, 数次迭代即可快速收敛, 生成的网格布局合理, 质量高。 当今国际上有限元法的发展趋势： 1.从单纯的结构力学计算发展到求解许多物理场问题 　 有限元分析方法最早是从结构化矩阵分析发展而来,逐步推广到板、壳和实体等连续体固体力学分析,实践证明这是一种非常有效的数值分析方法。而且从理论上也已经证明,只要用于离散求解对象的单元足够小,所得的解就可足够逼近于精确值。所以近年来有限元方法已发展到流体力学、温度场、电传导、磁场、渗流和声场等问题的求解计算,最近又发展到求解几个交叉学科的问题。例如当气流流过一个很高的铁塔时就会使铁塔产生变形,而塔的变形又反过来影响到气流的流动……这就需要用固体力学和流体动力学的有限元分析结果交叉迭代求解,即所谓流固耦合的问题。 2.由求解线性工程问题进展到分析非线性问题