guest Researcher, H.D.R. European Dr. Eng. (Docent Degree of Habilitation)
associate professor of the Machine Design Principles Department, Cand.Sci. (Eng.), associate professor
Introduction. The integration of reliability and optimization concepts seeks to design structures that should be both economic and reliable. This model is called Reliability-Based Design Optimization (RBDO). In fact, the coupling between the mechanical modelling, the reliability analyses and the optimization methods leads to very high computational cost and weak convergence stability. Materials and
Methods. Several methods have been developed to overcome these difficulties. The methods called Reliability Index Approach (RIA) and Performance Measure Approach (PMA) are two alternative methods. RIA describes the probabilistic constraint as a reliability index while PMA was proposed by converting the probability measure to a performance measure. An Optimum Safety Factor (OSF) method is proposed to compute safety factors satisfying a required reliability level without demanding additional computing cost for the reliability evaluation. The OSF equations are formulated considering RIA and PMA and extended to multiple failure case.
Research Results. Several linear and nonlinear distribution laws are applied to composite yarns studies and then extended to multiple failure modes. It has been shown that the idea of the OSF method is to avoid the reliability constraint evaluation with a particular optimization process.
Discussion and Conclusions. The simplified implementation framework of the OSF strategy consists of decoupling the optimization and the reliability analyses. It provides designers with efficient solutions that should be economic satisfying a required reliability level. It is demonstrated that the RBDO compared to OSF has several advantages: small number of optimization variables, good convergence stability, small computing time, satisfaction of the required reliability levels.
Введение. Интеграция концепций надежности и оптимизации направлена на разработку структур, которые должны быть экономичными и надежными. Эта модель называется Оптимизация проектирования на основе надежности (RBDO). Фактически связь между механическим моделированием, анализом надежности и методами оптимизации приводит к очень высоким вычислительным затратам и слабой стабильности конвергенции.
Материалы и методы. Для преодоления этих трудностей было разработано несколько методов. Методы под названием «Индекс показателя надежности» (RIA) и «Метод оценки эффективности» (PMA) - это два альтернативных метода. RIA описывает вероятностное ограничение как индекс надежности, в то время как PMA был предложен как путь преобразования вероятностной меры эффективности. Предложен метод оптимального коэффициента безопасности (OSF) для расчета коэффициентов безопасности, удовлетворяющих требуемому уровню надежности, без дополнительных вычислительных затрат для оценки надежности. Уравнения OSF сформулированы с учетом RIA и PMA и расширены до случая с несколькими отказами.
Результаты исследования. Несколько линейных и нелинейных законов распределения применяются к исследованиям композиционных нитей, а затем распространяются на множественные режимы отказа. Было показано, что идея метода OSF заключается в том, чтобы избежать оценки ограничения надежности с помощью конкретного процесса оптимизации.
Обсуждение и выводы. Упрощенная структура реализации стратегии OSF заключается в разделении анализа оптимизации и надежности. Она предоставляет проектировщикам эффективные решения, которые должны экономически удовлетворять требуемый уровень надежности. Показано, что RBDO в сравнении с OSF имеет ряд преимуществ: небольшое число переменных оптимизации, хорошая стабильность сходимости, малое время вычислений, удовлетворение требуемым уровням надежности.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.