复杂装备设计、制造、装配及运行过程中存在各种不确定因素,导致其关键部件结构的性能具有不确定性。要获得真正高性能的装备,在设计阶段就必须充分考虑不确定性因素对其关键部件结构性能的影响。由于不确定性因素的概率分布往往难以获取而其变化范围却较易确定,以区间数描述不确定性因素的机械结构性能稳健设计是实现复杂装备高性能设计的有效途径。然而,现有基于区间的机械结构性能稳健设计研究通常采用基于模型转换的间接方法来求解结构性能的区间优化模型,模型转换过程中权因子、正则化因子等参数的不同取值会产生不同的优化结果。此外,现有研究通常仅考虑结构单一目标性能的稳健性,未考虑结构多性能指标间的稳健性均衡,缺乏对包含异类目标性能的机械结构优化问题进行统一建模和求解的方法。论文针对这些不足,开展基于区间的机械结构稳健均衡优化设计关键技术研究,提出并实现基于区间约束三维违反矢量的机械结构性能稳健优化设计、考虑多目标多约束性能均衡的机械结构稳健优化设计、机械结构异类目标性能稳健性设计统一建模与均衡优化等方法与技术,对提高机械结构的综合性能具有重要意义。论文的主要内容包括:第一章综述了机械结构性能非概率优化设计、机械结构性能稳健优化设计和机械结构性能多目标优化设计的国内外研究现状,分析了当前研究中存在的不足,阐述了论文的研究意义和研究内容。第二章概述了区间数的基本概念及运算规则,讨论了区间序关系法和区间可能度法应用于机械结构性能稳健优化设计时存在的不足,并针对该不足,提出了能更准确地判定机械结构区间约束性能优劣的区间边界贴近度系数法。最后,简要介绍了机械结构性能指标的仿真分析方法和Kriging近似预测技术。第三章利用区间数表示不确定性因素,建立了机械结构性能多约束稳健优化设计模型,提出了基于区间约束三维违反矢量的设计向量可行性判别方法和基于归一化整体距离的设计向量排序法则,并结合Kriging近似预测技术和双层嵌套遗传算法实现了机械结构性能多约束稳健优化设计模型的直接求解。最后,通过数值算例和高速压力机上横梁设计实例验证了提出算法的有效性。第四章建立了基于区间的机械结构多目标多约束性能的稳健优化设计模型,提出了机械结构性能稳健性的度量方法和多性能指标间的稳健均衡原则,给出了基于稳健性均衡分类和目标性能稳健性整体距离的机械结构设计向量排序法则,利用嵌套遗传算法实现了机械结构多目标多约束性能的稳健性均衡优化。最后,通过数值算例和高速压力机施力机构稳健设计实例验证了提出算法的有效性。第五章综合考虑最小型、固定型、最大型和偏离型目标性能,建立了机械结构异类目标性能的区间稳健优化设计统一模型,提出了机械结构异类目标性能稳健性的统一度量方法和异类目标性能指标间的稳健性均衡原则,基于异类目标性能的稳健性整体距离对设计向量进行直接排序,进而实现了机械结构异类目标性能的稳健均衡优化。最后,通过数值算例和高速压力机设计实例验证了提出算法的有效性。第六章总结了论文的主要工作,并展望了后续的研究工作。