Kriging代理模型：主轴箱稳健设计的关键策略

本文主要探讨了基于Kriging代理模型的主轴箱稳健设计方法，针对复杂工程问题中的性能变量和设计变量之间建立解析关系，以实现系统的稳健设计。Kriging代理模型作为一种统计学习方法，通过构建高精度的近似模型来代替实际复杂的计算过程，降低了设计成本并提高了设计效率。 该研究首先提出了一个四步骤的设计流程，包括：确定参数（Defining Parameters）、正交试验（Orthogonal Experimentation）、代理模型（Surrogate Model）以及稳健优化（Robust Optimization）和验证（Validation）。通过正交试验，研究人员收集了设计变量的实验数据，然后使用Kriging方法构建代理模型，该模型能够高效地预测性能变量的变化，并提供了一个可靠的预测误差范围。 在主轴箱的稳健设计案例中，作者利用Matlab工具箱和自行编写的稳健设计软件，实现了模型的建立和优化。通过对模型的性能评估，发现最大相对均方根误差仅为5.89%，这表明模型具有很高的精确度。接下来，他们运用有限元方法对稳健设计的结果进行了实际运行条件下的验证，结果显示，这种方法得出的设计不仅满足了稳健性要求，而且与实际工程情况高度吻合。 本文的关键词涵盖了稳健设计、主轴箱、动静刚度、Kriging模型以及代理模型等核心概念。通过将Kriging代理模型应用于主轴箱的稳健设计，研究人员不仅优化了设计过程，还展示了其在工程实践中的可行性和有效性。这种方法对于提高复杂系统的设计质量，减少不确定性，确保系统在各种工况下的性能表现具有重要意义。 基于Kriging代理模型的主轴箱稳健设计是一种创新的工程设计策略，它结合了统计建模、正交试验和优化技术，为解决实际工程问题提供了强大的工具。这种设计方法的推广和应用将有助于提升制造业的竞争力和产品的可靠性。