Обзор исследований в области анализа чувствительности характеристик машиностроительных конструкций к варьированию параметров

Abstract

В работе проведен обзор исследований в области анализа чувствительности характеристик машиностроительных конструкций к варьированию параметров. Методы анализа чувствительности позволяют оценить характер изменения функционалов состояния при изменении параметров проектирования. Анализ чувствительности позволяет эффективно построить улучшенную вариацию в системах оптимального автоматизированного и интерактивного проектирования; производить оперативные оценочные расчеты большого числа вариантов при их доводке, стохастическом анализе характеристик в поле случайных отклонений свойств материала и геометрических параметров, назначении полей допусков при изготовлении, вибродиагностике и неразрушающем контроле, корректировке или идентификации математической модели. Все разработанные подходы, модели и методы анализа чувствительности машиностроительных конструкций имеют свои области применения, характеризуются различными требованиями к ресурсам и уровнем точности. Условно методы анализа чувствительности можно разделить на конечноразностное приближение градиента; методы прямого дифференцирования и методы введения сопряженных переменных. В процессе исследований целесообразно использовать в качестве базы различные методы (или их сочетание) из некоторого доступного их множества. Приведены примеры реализованных прикладных инжиниринговых разработок и проектирования промышленных изделий. Анализ чувствительности компонентов машин позволяет решить целый ряд практических задач проектирования, доводки, технологической подготовки производства и контроля эффективной эксплуатации конструкций.

The paper reviews the research in the analysis of the sensitivity of the characteristics of engineering structures to the variation of parameters. The sensitivity analysis methods allow us to estimate the change in the functionals of a state when the design parameters are changed. The sensitivity analysis allows to effectively create an improved variation in the systems of optimal automated and interactive design; to make operative estimating calculations of a large number of variants for vibrodiagnostics and non-destructive testing, correction and identification of a mathematical model; the recommendations of the tolerances in the manufacturing process. All developed approaches, models and methods for analyzing the sensitivity of engineering structures have their fields of application, are characterized by different requirements for resources and the level of accuracy. Conditionally, the sensitivity analysis methods can be divided into a finite-difference approximation of the gradient; methods of direct differentiation and introduction of conjugate variables. In the process of research, it is advisable to use as a base various methods (or a combination of them) from some available set of them. Examples of implemented applied engineering developments and design of industrial products are given. The sensitivity analysis of machine components allows solving a number of practical problems of designing, debugging, technological preparation of production and control of effective operation of structures.