Projektowanie inżynieryjne to odkrywczy proces twórczy, proces analizy, syntezy, podejmowania decyzji, oceny i optymalizacji zgodnie z określonymi celami. W tym procesie definiuje się szereg parametrów projektowych i zmiennych projektowych, takich jak obciążenie, przemieszczenie, naprężenie, wytrzymałość, sztywność i trwałość, aby opisać wiele zagadnień inżynierskich i zapewnić dużą liczbę obliczeń numerycznych do projektowania inżynierskiego; ponadto zasady mechaniczne Projekt planu, sformułowanie struktury mechanicznej i modelowanie strukturalne, wybór materiałów, parametrów i współczynników oraz określenie procedur procesowych – wszystko to wymaga od personelu inżynieryjnego i technicznego wyciągania wniosków, rozumowania i podejmowania decyzji na podstawie na doświadczeniu i inteligencji. Analizując i projektując układ mechaniczny, konieczne jest ustalenie modelu matematycznego złożonego układu mechanicznego, który można wykorzystać do analizy i projektowania. W tym momencie złożony układ mechaniczny musi zostać uproszczony lub wyidealizowany, tak aby uproszczony model matematyczny i w porównaniu z rzeczywistymi układami mechanicznymi często zawierały błędy lub niepewności. Jeśli w trakcie modelowania układu mechanicznego pominie się pewne błędy i niepewności i nie uwzględni się ich w oczekiwanych danych, projektant nie może zaufać analizie opartej na tym modelu. a projekty można zastosować w rzeczywistych układach mechanicznych.
Niepewności spotykane w praktyce inżynierskiej obejmują głównie niepewność, niestałość, zawodność, nieprzewidywalność, niejasne znaczenie, zmienność, niekompletność, nieznaną, ale ograniczoną i nieregularność itp. Na przykład różnicę między wartością prawdziwą a przybliżoną wielkością fizyczną nazywamy błąd. W rzeczywistych pomiarach i obliczeniach poznanie prawdziwej wartości wielkości fizycznej jest rzadkie lub niemożliwe. Zwykle znana jest tylko przybliżona wartość wielkości fizycznej i granica błędu. Zatem błąd jest rodzajem niepewności. W projektowaniu mechanicznym do analizy i obliczeń zwykle wykorzystuje się określone parametry konstrukcyjne i określone modele matematyczne. W praktyce inżynierskiej zazwyczaj występują błędy i niepewności związane z obciążeniami, parametrami użytkowymi materiałów, wymiarami geometrycznymi, modelami obliczeniowymi, warunkami początkowymi, warunkami brzegowymi oraz połączeniami elementów konstrukcyjnych. Chociaż w większości przypadków mogą być one niewielkie, połączenie tych błędów i niepewności może powodować duże odchylenia lub nieprzewidywalność reakcji konstrukcji.
W maszynach występują różne błędy i niepewności. W przypadku niektórych parametrów występują błędy produkcyjne, błędy instalacyjne lub niepewności; niektóre parametry mają błędy obliczeniowe i błędy pomiarowe; niektóre systemy mechaniczne mają różne właściwości, gdy znajdują się w różnych warunkach pracy. Wartości parametrów; niektóre parametry mają określony zakres zmienności parametrów; niektórych parametrów nie można obecnie dokładnie zmierzyć ani podać.
Prawie wszystkie zmienne projektowe niosą ze sobą pewien stopień niepewności, a w analizie inżynierskiej i projektowaniu można je podzielić na trzy kategorie w zależności od ich źródeł:
(1) Niepewność fizyczna W projektowaniu inżynierskim istnieje wiele wielkości fizycznych, takich jak obciążenie, właściwości materiału, wymiary geometryczne itp., które są rozproszone. Ten rodzaj niepewności, który jest bezpośrednio powiązany z wielkościami fizycznymi, nazywany jest zwykle niepewnością wielkości fizycznych.
(2) Niepewność statystyczna Analiza charakterystyk rozkładu zmiennych i wyznaczenie funkcji rozkładu są nierozerwalnie związane ze statystyką i osądem. Jednakże wszelkie statystyki i oceny opierają się na próbkach zmiennych, a pojemność jakiejkolwiek próbki nie może być nieskończona. Wzór rozkładu dowolnej zmiennej jest ustalany na podstawie statystyk i wnioskowania. Dlatego metoda statystyczna dowolnego parametru zawiera niepewność. Ta niepewność spowodowana statystyką nazywana jest niepewnością statystyczną.
(3) Niepewność modelu Podczas projektowania i analizy inżynierskiej należy ustalić model zależności pomiędzy wielkościami wejściowymi i wyjściowymi. Modele są zwykle tworzone w oparciu o zasady mechaniczne lub doświadczenie. Dla tego samego problemu praktycznego można ustalić różne modele, przy czym modele te mogą być modelami pewności i niepewności. Jednak w projektowaniu mechanicznym części lub układy mechaniczne są bardzo złożone, a zwykłe modele matematyczne nie mogą w pełni odzwierciedlać rzeczywistych warunków konstrukcyjnych. Różne założenia przyjęte w modelu i uproszczenie złożonych warunków brzegowych spowodują, że model będzie zawierał niepewności. Niepewność modelu będzie miała ogromny wpływ na wyniki analizy konstrukcji mechanicznej i należy jej poświęcić odpowiednią uwagę.
