Technisches Design ist ein forschender kreativer Prozess, ein Prozess der Analyse, Synthese, Entscheidungsfindung, Bewertung und Optimierung entsprechend bestimmter Ziele. In diesem Prozess wird eine Reihe von Entwurfsparametern und Entwurfsvariablen wie Last, Verschiebung, Spannung, Festigkeit, Steifigkeit und Lebensdauer definiert, um viele technische Dinge zu beschreiben und eine große Anzahl numerischer Berechnungen für den technischen Entwurf bereitzustellen. Darüber hinaus erfordern mechanische Prinzipien: Der Entwurf des Plans, die Formulierung der mechanischen Struktur und Strukturmodellierung, die Auswahl von Materialien, Parametern und Koeffizienten sowie die Festlegung von Prozessabläufen allesamt Ingenieure und technisches Personal, um Schlussfolgerungen, Überlegungen und Entscheidungen zu treffen auf Erfahrung und Intelligenz. Bei der Analyse und dem Entwurf eines mechanischen Systems ist es notwendig, ein mathematisches Modell für das komplexe mechanische System zu erstellen, das für die Analyse und den Entwurf verwendet werden kann. Zu diesem Zeitpunkt muss das komplexe mechanische System vereinfacht oder idealisiert werden, sodass das vereinfachte mathematische Modell und im Vergleich zu tatsächlichen mechanischen Systemen häufig Fehler oder Unsicherheiten aufweisen. Wenn bei der Modellierung eines mechanischen Systems bestimmte Fehler und Unsicherheiten ignoriert werden und nicht in den erwarteten Daten enthalten sind, ist es für den Designer unmöglich, der auf diesem Modell basierenden Analyse zu vertrauen. und Designs können auf tatsächliche mechanische Systeme angewendet werden.
Zu den in der Ingenieurspraxis auftretenden Unsicherheiten gehören vor allem Unsicherheit, Unfixiertheit, Unzuverlässigkeit, Unvorhersehbarkeit, vage Bedeutung, Variabilität, Unvollständigkeit, unbekannte, aber begrenzte Unregelmäßigkeiten usw. Beispielsweise nennen wir die Differenz zwischen dem wahren Wert und dem Näherungswert einer physikalischen Größe ein Fehler. Bei tatsächlichen Messungen und Berechnungen ist es selten oder unmöglich, den wahren Wert einer physikalischen Größe zu kennen. Normalerweise sind nur der ungefähre Wert der physikalischen Größe und die Fehlergrenze bekannt. Daher ist der Fehler eine Art Unsicherheit. Im mechanischen Entwurf werden in der Regel ermittelte Strukturparameter und ermittelte mathematische Modelle zur Analyse und Berechnung herangezogen. In der Ingenieurpraxis gibt es in der Regel Fehler und Unsicherheiten im Zusammenhang mit Belastungen, Materialleistungsparametern, geometrischen Abmessungen, Berechnungsmodellen, Anfangsbedingungen, Randbedingungen und Verbindungen von Strukturbauteilen. Obwohl sie in den meisten Fällen klein sein mögen, kann die Kombination dieser Fehler und Unsicherheiten zu großen Abweichungen oder Unvorhersehbarkeiten in der Reaktion der Struktur führen.
Es gibt verschiedene Fehler und Unsicherheiten in Maschinen. Einige Parameter weisen Herstellungsfehler, Installationsfehler oder Unsicherheiten auf. einige Parameter weisen Berechnungsfehler und Messfehler auf; Einige mechanische Systeme weisen unterschiedliche Eigenschaften auf, wenn sie sich in unterschiedlichen Betriebsbedingungen befinden. Parameterwerte; einige Parameter haben einen bestimmten Parametervariationsbereich; Einige Parameter können derzeit nicht genau gemessen oder angegeben werden.
Fast alle Entwurfsvariablen weisen ein gewisses Maß an Unsicherheit auf und können in der technischen Analyse und im Entwurf entsprechend ihrer Quelle in drei Kategorien eingeteilt werden:
(1) Physikalische Unsicherheit Beim technischen Entwurf gibt es viele physikalische Größen, wie z. B. Last, Materialeigenschaften, geometrische Abmessungen usw., die verteilt sind. Diese Art von Unsicherheit, die in direktem Zusammenhang mit physikalischen Größen steht, wird üblicherweise als Unsicherheit physikalischer Größen bezeichnet.
(2) Statistische Unsicherheit Die Analyse der Verteilungseigenschaften von Variablen und die Bestimmung von Verteilungsfunktionen sind untrennbar mit Statistik und Urteilsvermögen verbunden. Allerdings basieren alle Statistiken und Beurteilungen auf Stichproben von Variablen, und die Kapazität einer Stichprobe kann nicht unendlich sein. Das Verteilungsmuster einer Variablen wird durch Statistik und Inferenz bestimmt. Daher ist die statistische Methode jedes Parameters mit Unsicherheiten behaftet. Diese durch Statistiken verursachte Unsicherheit wird als statistische Unsicherheit bezeichnet.
(3) Unsicherheit des Modells Bei der Konstruktion und Analyse muss ein Modell der Beziehung zwischen Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen erstellt werden. Die Modelle werden in der Regel auf der Grundlage mechanischer Prinzipien oder Erfahrungen erstellt. Für dasselbe praktische Problem können unterschiedliche Modelle erstellt werden, und die Modelle können Gewissheit und Unsicherheit sein. Bei der mechanischen Konstruktion sind mechanische Teile oder Systeme jedoch sehr komplex und gewöhnliche mathematische Modelle können die tatsächlichen strukturellen Bedingungen nicht vollständig widerspiegeln. Verschiedene Annahmen zum Modell und die Vereinfachung komplexer Randbedingungen führen dazu, dass das Modell Unsicherheiten enthält. Die Unsicherheit des Modells wird einen großen Einfluss auf die Ergebnisse der mechanischen Designanalyse haben und sollte ausreichend berücksichtigt werden.
