针对工程实际中零部件设计时的选材方法不固定,理论不完善等问题,提出了一种将预选材料的强度作为选材设计变量,以稳健优化设计为选材原则的新方法。基于可靠性四阶矩理论和灵敏度分析,建立目标对象的可靠性稳健优化模型,并利用数学计算软件MATLAB优化工具箱提供的fmincon函数对有约束优化问题进行求解,最终得出零部件可靠性保持在0.9999的情况下,稳健性得到增强的要求中给出最适合的设计材料。随后通过一个实例验证了本方法的可行性和有效性。

弧齿锥齿轮应用领域十分广泛,研究弧齿锥齿轮的稳健优化设计技术,对提高弧齿锥齿轮的使用寿命,降低传动中的噪声具有重要意义。介绍了稳健优化设计的思想和方法;总结了国内外学者在弧齿锥齿轮稳健优化设计方面所做的研究;结合影响弧齿锥齿轮啮合性能的讨论,基于弧齿锥齿轮稳健优化设计研究分析,总结归纳出目前所面临的问题与不足,为我国航空弧齿锥齿轮的精准设计和减振降噪研究提供借鉴和参考。

柔顺复杂精密产品早期质量设计阶段、设计参数模糊不确定性情形下,为了解决多质量特性之间关联冲突的稳健设计难题,在田口方法的基础上,结合灰色关联分析法和模糊理论,提出一种灰色模糊田口方法多质量特性稳健优化设计方法。基于正交试验设计和有限元数值模拟方法分别获取多质量特性信噪比值;在此基础上结合灰色关联分析法分别将多质量特性信噪比值转化为灰色关联系数,通过引入模糊推理系统将多质量特性灰色关联系数转换为多质量特性指标来处理早期设计阶段的设计参数模糊不确定性难题;通过算例验证了所提方法的有效性。

为了解决精密工程、航空航天、微机电系统领域复杂装备精密产品在设计参数不确定性情形下,其性能质量波动、优化求解效率低下的工程难题,提出一种基于多项式混沌扩展的6σ稳健优化设计新方法。首先,基于随机响应面法和有限元数值模拟方法,构建了复杂装备精密产品目标响应和约束响应的多项式混沌扩展代理模型;其次,在此基础上结合6σ稳健优化设计方法,建立了复杂装备精密产品多项式混沌扩展6σ稳健优化设计模型,并采用NSGA-Ⅱ算法对模型进行求解;最后通过算例验证了所提方法的有效性。

为了解决柔顺复杂装备精密产品在不确定性结构参数情形下,其多质量特性波动与冲突的工程难题,提出一种灰色关联多项式混沌扩展（grey-polynomial chaos expansion,grey-PCE）稳健优化设计新方法来解决这一工程难题。该方法基于多项式混沌扩展方法,建立柔顺复杂装备精密产品多质量特性代理模型;在此基础上,采用6σ稳健优化设计建模方法,构建了柔顺复杂装备精密产品多质量特性PCE稳健优化设计模型,通过NSGA-Ⅱ算法获得多质量特性解集;并采用接近度灰色关联分析法对多质量特性解集排序分析,获取了最佳稳健设计方案;最后,柔顺复杂装备精密产品算例验证了所提出方法的有效性和稳健性。