Инженерное проектирование — это исследовательский творческий процесс, процесс анализа, синтеза, принятия решений, оценки и оптимизации в соответствии с определенными целями. В этом процессе определяется ряд проектных параметров и проектных переменных, таких как нагрузка, смещение, напряжение, прочность, жесткость и срок службы, которые описывают многие инженерные вещи и обеспечивают большое количество численных расчетов для инженерного проектирования; кроме того, механические принципы. Разработка плана, формулирование механической структуры и структурное моделирование, выбор материалов, параметров и коэффициентов, а также определение технологических процедур - все это требует от инженерно-технического персонала делать выводы, рассуждения и решения на основе на опыте и интеллекте. При анализе и проектировании механической системы необходимо создать математическую модель сложной механической системы, которую можно использовать для анализа и проектирования. В это время сложная механическая система должна быть упрощена или идеализирована, чтобы упрощенная математическая модель и по сравнению с реальными механическими системами часто имели ошибки или неопределенности. Если определенные ошибки и неопределенности игнорируются при моделировании механической системы и не включаются в ожидаемые данные, проектировщик не может доверять анализу, основанному на этой модели. и конструкции могут быть применены к реальным механическим системам.
К неопределенностям, встречающимся в инженерной практике, в основном относятся неопределенность, незафиксированность, ненадежность, непредсказуемость, расплывчатый смысл, изменчивость, неполнота, неизвестная, но ограниченность и нерегулярность и т. д. Например, мы называем разность между истинным значением и приближенным значением физической величины ошибка. В реальных измерениях и расчетах редко или невозможно узнать истинное значение физической величины. Обычно известны лишь приблизительное значение физической величины и предел погрешности. Поэтому ошибка представляет собой своего рода неопределенность. В механическом проектировании для анализа и расчетов обычно используются определенные структурные параметры и определенные математические модели. В инженерной практике обычно встречаются ошибки и неопределенности, связанные с нагрузками, эксплуатационными параметрами материалов, геометрическими размерами, расчетными моделями, начальными условиями, граничными условиями и соединениями элементов конструкций. Хотя в большинстве случаев они могут быть небольшими, сочетание этих ошибок и неопределенностей может вызвать большие отклонения или непредсказуемость реакции конструкции.
Существуют различные ошибки и неточности в работе оборудования. Некоторые параметры имеют производственные ошибки, ошибки установки или неточности; некоторые параметры имеют ошибки расчета и погрешности измерения; некоторые механические системы имеют разные характеристики, когда они находятся в разных рабочих условиях. Значения параметров; некоторые параметры имеют определенный диапазон изменения параметров; некоторые параметры в настоящее время не могут быть точно измерены или заданы.
Почти все проектные переменные несут определенную степень неопределенности, и в инженерном анализе и проектировании их можно разделить на три категории в зависимости от их источников:
(1) Физическая неопределенность В инженерном проектировании существует множество рассредоточенных физических величин, таких как нагрузка, свойства материала, геометрические размеры и т. д. Этот тип неопределенности, непосредственно связанный с физическими величинами, обычно называют неопределенностью физических величин.
(2) Статистическая неопределенность Анализ характеристик распределения переменных и определение функций распределения неотделимы от статистики и суждений. Однако любая статистика и суждения основаны на выборках переменных, а емкость любой выборки не может быть бесконечной. Характер распределения любой переменной определяется с помощью статистики и умозаключений. Поэтому статистический метод любого параметра содержит неопределенность. Эта неопределенность, вызванная статистикой, называется статистической неопределенностью.
(3) Неопределенность модели При инженерном проектировании и анализе должна быть установлена модель взаимосвязи между входными и выходными величинами. Модели обычно создаются на основе механических принципов или опыта. Для одной и той же практической задачи могут быть созданы разные модели, и эти модели могут быть неопределенными. Однако в механическом проектировании механические детали или системы очень сложны, и обычные математические модели не могут полностью отражать фактические структурные условия. Различные допущения, сделанные в модели, и упрощение сложных граничных условий приведут к тому, что модель будет содержать неопределенности. Неопределенность модели окажет большое влияние на результаты анализа механической конструкции, и ей следует уделять достаточно внимания.
