1、ANSYS穩健設計          通常，產品的質量受到各種設計、工藝、環境等因素的綜合影響，具有一定的分散性。而這些因素可以分為兩種：可控因素和不可控因素（噪聲因素）。可控因素如飛機構件的幾何尺寸、螺栓個數、材料性能、加工精度等，可以通過合理設計提高產品質量的可靠性。不可控因素如加工機器誤差、工人熟練度、環境影響、材料老化等，只能通過提高設計安全裕度、縮小容差來提高可靠性，但這會大幅提高制造成本。    穩健設計（也稱為魯棒設計 、健壯設計、robust設計），是在日本學者田口玄一

2、提出的三次設計法上發展起來的、低成本、高穩定性的產品設計方法。穩健設計包括產品設計和工藝設計兩個方面。通過穩健設計，可以使產品的性能對各種噪聲因素的不可預測的變化，擁有很強的抗干擾能力。產品性能將更加穩定、質量更加可靠。如下圖，x為可控的設計因素，z為不可控的噪聲因素（分散性無法控制），產品質量y受設計因素和噪聲因素綜合影響。通過合理調整設計因素x，可以使得y對噪聲因素z不再敏感，從而獲得較好的產品質量穩健性。     ANSYS Workbench的穩健設計    ANSYS Workbench最新版本9.0，以三次設計法

3、為基礎，利用其獨有的多目標優化、6Sigma設計、穩健設計技術，可以從系統設計、參數設計、容差設計等三個層次，完成產品的質量穩健性設計。    下面以飛機結構設計中常見的連接件設計為例，通過Workbench完成其優化設計及穩健性設計流程：    1系統設計：系統設計階段，是應用專業技術進行產品的功能設計和結構設計的階段，是從定性角度考慮各參數對產品質量的綜合影響，它是整個產品質量設計的基礎。    Workbench可以直接讀入飛機構件的CATIA模型及各種設計參數，快速完成模型處理、加載求解等過程，并

4、對連接件部位的等多個設計方案進行精確分析與比較，對系統設計進行快速的可行性評價和校驗。     根據工程經驗和Workbench分析，可知螺栓/螺孔是應力集中部位，對加工精度等噪聲因素很敏感。而采用摩擦螺栓的設計，將減少應力集中，從根本上避免了螺栓加工精度對結果的影響，從而提高連接件質量的穩健性。至此，完成“三次設計”的第一階段系統設計。    2參數設計：參數設計階段，是穩健設計中最重要的階段，力圖通過調整可控因素，尋找一組最佳的設計參數組合，減小噪聲因素對產品質量性能的干擾，達到提高產品質量的目的。  

5、;  Workbench提供兩種快速優化方法正交實驗設計方法(DOE方法)、變分優化方法，以最快速度獲得多個設計參數的最優組合。這一組合，實現了整個結構在減重、強度、疲勞壽命等綜合性能指標上的多目標優化。    而且，如果在Workbench中，輸入螺栓預緊力、直徑等設計參數，同時以螺栓加工精度、裝配公差為不可控的噪聲因素，就可以進行穩健設計。程序以產品質量如強度、疲勞性能的分散性為優化目標，自動計算出三組最優的可控參數組合，使產品質量分散性最小，也即對噪聲因素不敏感，從而達到了穩健設計的目的。    3容差設計：容差也就是

6、容許偏差。通過參數設計確定了系統各構件參數的最佳組合之后，需要進一步確定這些設計參數波動的容許范圍，就是容差設計。    在Workbench中，對螺栓預緊力容差、螺栓直徑容差等設計參數、以及各種噪聲因素，通過多目標優化確定其容差范圍，使結構強度和疲勞性能在各種因素綜合作用下，滿足6Sigma質量要求。至此，完成了穩健設計的最后階段容差設計。    注：參數設計是獲得高質量產品的關鍵，也是質量魯棒性設計的中心內容。它通過各參數的最優組合，使產品對環境條件或其它噪聲因素的敏感性降低，在不提高產品成本的前提下使產品質量最好。  

7、   容差設計是在參數設計不能滿足穩健性要求時，采取的一種補救方法，它往往意味著花錢買更好的材料、零件和機器，將使產品成本大幅度提高。     4Workbench穩健設計結果圖示：     上圖為利用workbench完成的某飛機連接件疲勞壽命的穩健設計：     紅色線條為未經過穩健設計的疲勞壽命正態分布。由于對連接件加工精度的敏感性，疲勞壽命分散性較大，而且部分區域小于設計壽命。顯然該設計方案沒有滿足6Sigma標準，且穩健性不好，結構疲勞性能也不理想。    綠色線條為經過穩健設計的疲勞壽命正態分布。在系統設計中，采用摩擦螺栓，提高了連接性能和疲勞壽命，從而將分布曲線平移遠離疲勞壽命底限。在參數設計階段，調整螺栓直徑及螺栓位置，減小了螺栓加工精度的噪聲干擾，使疲勞壽命不再對加工精度敏感，滿足了6Sigma質量標準。    總結：    ANSYS Workbench真正融入了產品研發的設計、分析、優化整個流程。特別是采用和提供了一些近年來國內外特別重視的，