Ο μηχανικός σχεδιασμός είναι μια διερευνητική δημιουργική διαδικασία, μια διαδικασία ανάλυσης, σύνθεσης, λήψης αποφάσεων, αξιολόγησης και βελτιστοποίησης σύμφωνα με ορισμένους στόχους. Σε αυτή τη διαδικασία, μια σειρά από παραμέτρους σχεδιασμού και μεταβλητές σχεδιασμού όπως φορτίο, μετατόπιση, τάση, αντοχή, ακαμψία και διάρκεια ζωής ορίζονται για να περιγράψουν πολλά μηχανικά πράγματα και να παρέχουν μεγάλο αριθμό αριθμητικών υπολογισμών για μηχανικό σχεδιασμό. Επιπλέον, μηχανικές αρχές Ο σχεδιασμός του σχεδίου, η διαμόρφωση της μηχανικής δομής και η μοντελοποίηση της κατασκευής, η επιλογή υλικών, παραμέτρων και συντελεστών και ο καθορισμός των διαδικασιών διαδικασίας απαιτούν από το μηχανικό και το τεχνικό προσωπικό να βγάλουν συμπεράσματα, συλλογισμούς και αποφάσεις με βάση σχετικά με την εμπειρία και την ευφυΐα. Κατά την ανάλυση και το σχεδιασμό ενός μηχανικού συστήματος, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί ένα μαθηματικό μοντέλο για το σύνθετο μηχανικό σύστημα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ανάλυση και σχεδιασμό. Αυτή τη στιγμή, το σύνθετο μηχανικό σύστημα πρέπει να απλοποιηθεί ή να εξιδανικευτεί, έτσι ώστε το απλοποιημένο μαθηματικό μοντέλο και σε σύγκριση με τα πραγματικά μηχανικά συστήματα, να υπάρχουν συχνά λάθη ή αβεβαιότητες. Εάν ορισμένα σφάλματα και αβεβαιότητες αγνοηθούν κατά τη μοντελοποίηση ενός μηχανικού συστήματος και δεν περιλαμβάνονται στα αναμενόμενα δεδομένα, είναι αδύνατο για τον σχεδιαστή να εμπιστευτεί την ανάλυση που βασίζεται σε αυτό το μοντέλο. και τα σχέδια μπορούν να εφαρμοστούν σε πραγματικά μηχανικά συστήματα.
Οι αβεβαιότητες που συναντώνται στην πρακτική της μηχανικής περιλαμβάνουν κυρίως αβεβαιότητα, αστάθεια, αναξιοπιστία, απρόβλεπτο, ασαφές νόημα, μεταβλητότητα, ακεραιότητα, άγνωστο αλλά περιορισμό και ανωμαλία κ.λπ. Για παράδειγμα, ονομάζουμε τη διαφορά μεταξύ της πραγματικής τιμής και της κατά προσέγγιση τιμής ενός φυσικού μεγέθους ένα λάθος. Στις πραγματικές μετρήσεις και υπολογισμούς, είναι σπάνια ή αδύνατο να γνωρίζουμε την πραγματική τιμή ενός φυσικού μεγέθους. Συνήθως μόνο η κατά προσέγγιση τιμή της φυσικής ποσότητας και το όριο σφάλματος είναι γνωστά. Επομένως, το σφάλμα είναι ένα είδος αβεβαιότητας. Στον μηχανικό σχεδιασμό, οι καθορισμένες δομικές παράμετροι και τα καθορισμένα μαθηματικά μοντέλα χρησιμοποιούνται γενικά για ανάλυση και υπολογισμό. Στη μηχανική πρακτική, υπάρχουν συνήθως σφάλματα και αβεβαιότητες που σχετίζονται με φορτία, παραμέτρους απόδοσης υλικού, γεωμετρικές διαστάσεις, μοντέλα υπολογισμού, αρχικές συνθήκες, οριακές συνθήκες και ενώσεις δομικών στοιχείων. Αν και μπορεί να είναι μικρές στις περισσότερες περιπτώσεις, ο συνδυασμός αυτών των σφαλμάτων και των αβεβαιοτήτων μπορεί να προκαλέσει μεγάλες αποκλίσεις ή απρόβλεπτη απόκριση της δομής.
Υπάρχουν διάφορα λάθη και αβεβαιότητες στα μηχανήματα. Ορισμένες παράμετροι έχουν κατασκευαστικά σφάλματα, σφάλματα εγκατάστασης ή αβεβαιότητες. ορισμένες παράμετροι έχουν σφάλματα υπολογισμού και σφάλματα μέτρησης. ορισμένα μηχανικά συστήματα έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά όταν βρίσκονται σε διαφορετικές συνθήκες εργασίας. Τιμές παραμέτρων; ορισμένες παράμετροι έχουν ένα συγκεκριμένο εύρος διακύμανσης παραμέτρων. Ορισμένες παράμετροι δεν μπορούν να μετρηθούν ή να δοθούν με ακρίβεια επί του παρόντος.
Σχεδόν όλες οι μεταβλητές σχεδιασμού φέρουν έναν ορισμένο βαθμό αβεβαιότητας και στη μηχανική ανάλυση και σχεδιασμό, μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες ανάλογα με τις πηγές τους:
(1) Φυσική αβεβαιότητα Στον μηχανολογικό σχεδιασμό, υπάρχουν πολλά φυσικά μεγέθη, όπως φορτίο, ιδιότητες υλικού, γεωμετρικές διαστάσεις κ.λπ., που είναι διασκορπισμένα. Αυτός ο τύπος αβεβαιότητας που σχετίζεται άμεσα με φυσικά μεγέθη συνήθως ονομάζεται αβεβαιότητα φυσικών μεγεθών.
(2) Στατιστική αβεβαιότητα Η ανάλυση των χαρακτηριστικών κατανομής των μεταβλητών και ο προσδιορισμός των συναρτήσεων κατανομής δεν διαχωρίζονται από τη στατιστική και την κρίση. Ωστόσο, οποιαδήποτε στατιστική και κρίση βασίζεται σε δείγματα μεταβλητών και η χωρητικότητα οποιουδήποτε δείγματος δεν μπορεί να είναι άπειρη. Το πρότυπο κατανομής οποιασδήποτε μεταβλητής καθορίζεται μέσω στατιστικών και συμπερασμάτων. Επομένως, η στατιστική μέθοδος οποιασδήποτε παραμέτρου περιέχει αβεβαιότητα. Αυτή η αβεβαιότητα που προκαλείται από τις στατιστικές ονομάζεται στατιστική αβεβαιότητα.
(3) Αβεβαιότητα του μοντέλου Στον μηχανολογικό σχεδιασμό και ανάλυση, πρέπει να καθιερωθεί ένα μοντέλο της σχέσης μεταξύ ποσοτήτων εισροών και ποσοτήτων εκροών. Τα μοντέλα καθορίζονται συνήθως με βάση μηχανικές αρχές ή εμπειρία. Μπορεί να καθιερωθούν διαφορετικά μοντέλα για το ίδιο πρακτικό πρόβλημα και τα μοντέλα μπορεί να είναι Η βεβαιότητα μπορεί επίσης να είναι αβεβαιότητα. Ωστόσο, στον μηχανικό σχεδιασμό, τα μηχανικά μέρη ή συστήματα είναι πολύ περίπλοκα και τα συνηθισμένα μαθηματικά μοντέλα δεν μπορούν να αντικατοπτρίζουν πλήρως τις πραγματικές δομικές συνθήκες. Διάφορες υποθέσεις που γίνονται για το μοντέλο και η απλοποίηση πολύπλοκων συνοριακών συνθηκών θα κάνουν το μοντέλο να περιέχει αβεβαιότητες. Η αβεβαιότητα του μοντέλου θα έχει μεγάλο αντίκτυπο στα αποτελέσματα της μηχανικής ανάλυσης σχεδιασμού και θα πρέπει να δοθεί αρκετή προσοχή.
