螺栓结合面微观接触特性的不确定性量化

针对螺栓结合面微观接触特性具有不确定性，传统基于确定性理论建立的模型难以完整表征结合面微观接触特性的问题，提出了一种基于蒙特卡洛法的螺栓结合面微观接触特性的不确定性量化方法。首先，基于分形理论，表征了同一粗糙度结合面微凸体轮廓高度，并采用矩谱法求解了结合面表面形貌参数区间；其次，利用中心极限定理，将表面形貌参数区间变为符合微凸体轮廓高度分布的高斯分布函数，解决了随机抽样误差的累加造成的置信水平降低；最后，将表面形貌参数的不确定性嵌入蒙特卡洛法，获得了结合面接触特性的区间估计，通过对比分析揭示了考虑不确定性因素时接触间隙对接触特性的影响规律。研究表明，表面形貌参数的不确定性对螺栓结合面接触特性变化具有显著影响，并导致不确定性的影响不断累加。该方法为准确量化螺栓结合面的不确定性提供了理论依据与参考。     

高速旋转下区间参数空心组合厚壁圆筒连接性能分析

传统高速旋转的组合厚壁圆筒都将结构参数视为定量,没有考虑结构参数的不确定性对组合厚壁圆筒连接性能的影响.针对高速旋转下空心组合厚壁圆筒连接失效这一失效形式,考虑结构参数的不确定性,将结构参数中材料特性参数及配合面间的过盈量等视为区间变量,依据弹性力学理论建立起任意转速下空心组合厚壁圆筒接触面间接触应力区间模型,提出了区间临界转速的概念,建立了区间临界转速的计算模型.通过工程实例分析与计算,表明了该方法合理性和有效性.该模型对提高空心组合厚壁圆筒过盈连接性能的可靠性和安全性有着重要的意义.     

倾斜轴颈轴向运动对粗糙表面径向滑动轴承润滑性能的影响研究

通常对轴-径向滑动轴承进行润滑分析时,均忽略多种因素综合作用下轴颈沿轴承轴线方向的运动状况,与轴-轴承系统中轴承的实际工作状况存在较大差异。以轴-轴承系统为研究对象,综合考虑轴颈轴向运动、表面形貌和轴颈倾斜,基于平均Reynolds方程,建立了耦合轴颈轴向运动的粗糙表面径向滑动轴承润滑模型,主要探讨分析轴颈轴向运动对粗糙表面倾斜轴颈轴承润滑特性的影响。结果表明：倾斜轴颈轴向运动对粗糙表面径向滑动轴承润滑特性影响显著;与不考虑滑动表面粗糙度相比,考虑滑动表面粗糙度时轴颈轴向运动对轴承润滑特性的影响程度有所降低;轴颈轴向速度越小,滑动表面粗糙度对轴承最大油膜压力、承载力和稳定工作力矩影响越大;轴颈轴向速度越小,粗糙度模式对轴承润滑特性影响越显著。因此,对粗糙表面倾斜轴颈径向滑动轴承进行润滑分析考虑轴颈轴向运动的影响是非常必要的。     

基于区间分析的多边形坯料形状非概率稳健优化

板料实际成形过程中摩擦润滑状态、压边力、拉延筋几何尺寸、材料特性等都具有一定的波动,都存在不确定性。传统的确定性优化设计忽略了不确定因素的影响,导致板料成形性能波动较大,产品质量水平和合格率降低。面向具有很强实用价值的多边形坯料形状优化设计问题,进一步考虑实际生产过程中的不确定因素影响。针对掌握的不确定性数据信息较少的情况,利用非线性区间数规划、函数的区间扩张、响应面代理模型技术及多目标遗传算法,构造基于区间分析的非概率稳健优化方法,并通过实际算例验证该方法的正确性和有效性。该方法大大降低了稳健优化对原始数据的要求,并降低了模具设计对设计人员经验的依赖性,提高了产品质量的稳定性,减少了废品率及生产成本。     

脂润滑点接触副混合润滑模型研究

考虑润滑脂非牛顿特性和粗糙表面微凸体接触几何,基于润滑脂Herschel-Bulkey流变模型和微凸体K-E弹塑性接触模型,确定了润滑介质弹流作用和微凸体接触作用的并行处理方案,并提出了一种流体动压区和微凸体接触区的压力边界条件假设,建立了脂润滑点接触副混合润滑的确定性模型.结合处理边界条件的虚压力替代法,构建了混合润...     

基于焊缝品质参数区间模型的疲劳寿命预测方法

疲劳寿命预测中,焊缝品质参数如材料弹性模量E、疲劳强度系数σ′f和指数b、疲劳延性系数ε′f和指数c往往存在不确定性。运用随机-遗传算法对焊缝品质参数进行区间估计,并结合Manson-Coffin公式构建上述不确定因素的区间模型,提出了一种疲劳寿命区间预测方法。首先,在双轴疲劳试验机上进行了基于应变控制的焊接试件疲劳寿命试验。其次,针对疲劳寿命试验数据,运用随机-遗传算法构建了焊缝品质参数区间求解模型,并结合Manson-Coffin公式建立了疲劳寿命区间预测模型。最后通过模型预测数据与试验数据对比证实了预测模型的精确性以及考虑焊缝品质参数不确定性的合理性。     

不确定结构区间分析的仿射算法

将结构系统中的不确定性参数用区间数表示,建立系统的区间有限元控制方程.对该方程组的求解提出一种基于导数信息的仿射算法.此方法通过令独立的不确定性参数转换成仿射型,将区间线性方程组的求解转化为相应的确定性问题,再搜索各方程解中的最大最小值,得到每个区间分量的边界.先用数学算例对该算法的正确性和有效性进行验证,然后应用于静力区间分析的工程算例,并与其他算法进行比较; 计算结果表明该算法的可行性和有效性.     

工期不确定下产品开发任务调度的多目标优化

针对产品开发中任务工期的不确定性,以产品开发时间最短和成本最低为目标,运用区间数方法描述任务工期的不确定性,建立了工期不确定条件下区间型多目标优化数学模型,并基于区间序关系将该模型转化为确定性的优化模型。采用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行求解,得到了产品开发任务调度的Pareto最优解集。通过实例说明了该方法的实施过程,计算结果表明了该方法的有效性。     

基于区间层次分析法的机械加工工艺方案评价研究

机械加工工艺方案评价是选择和优化加工工艺的关键措施。针对机械加工工艺方案评价过程中存在的不确定性,提出了一种新的基于区间层次分析法的机械加工工艺方案评价方法。首先建立了多层次的机械加工工艺方案评价指标体系,然后利用区间层次分析法确定了机械加工工艺方案评价指标的区间数权重。在此基础上,结合区间数理论建立了基于区间层次分析法的机械加工工艺方案评价模型。最后对某万向节活动叉的3套工艺方案进行了评价,验证了该方法的合理性和有效性。     

基于区间数TOPSIS法的甘蔗联合收割机液压系统设计方案评估

针对甘蔗联合收割机液压系统设计方案评估的复杂性和不确定性,提出了一种新的基于区间数理论和TOPSIS法相结合的评估方法。建立了甘蔗联合收割机液压系统设计方案评估指标体系,针对现有甘蔗联合收割机液压系统设计方案评估方法在计算指标权重方面存在的不足,提出了用区间层次分析法(Interval-based AHP,IAHP)计算指标权重的方法。结合IAHP、语言评价理论和TOPSIS法,建立了基于区间数TOPSIS法的甘蔗联合收割机液压系统设计方案评估模型。最后通过实例分析验证了所建立的液压系统设计方案评估模型是合理有效的。     

基于可能性的汽车驱动桥壳设计优化

针对汽车驱动桥壳的轻量化问题,考虑汽车驱动桥壳的设计、制造和使用过程中存在着多种不确定性,以板簧座附近的结构形状为参考建立优化目标函数;在最大垂向力、最大牵引力、最大制动力和最大侧向力的工况下,以应力—强度干涉理论为基础,建立了随机模糊混合不确定性下的可能性约束模型;基于可能性的设计优化流程,并采用ANSYS和MATLAB软件相结合的方式对驱动桥壳进行了优化分析,同时将基于可能性的优化结果与确定性和随机不确定性下的优化结果进行了对比分析。优化结果表明,考虑不确定时得到的设计方案相比于确定性优化的方案更加可靠性。     

结构区间参数反求的DIRECT算法

提出一种基于DIRECT算法的结构区间参数反求方法。对于结构不确定性参数反求问题,一般转化为不确定性传播和模型参数优化的双层求解问题。首先,区间模型用来描述响应和待识别结构参数的不确定性,并建立了相应区间参数反求模型。其次,在迭代反求过程中自适应更新径向基函数用来近似原系统模型,并利用DIRECT算法来求解内层不确定性传播问题。最后,通过遗传算法来求解外层的优化模型,从而识别结构不确定性参数的区间。数值算例用来验证了该方法的正确性和有效性,并将该方法应用来反求车辆乘员约束系统中的不确定性参数。     

基于结合面接触域边界及分形理论的螺栓连接动态特性建模方法

针对考虑粗糙度影响的螺栓连接结构动态特性建模问题,建立了由弹簧-阻尼模型代替粗糙表面结合面的螺栓连接新模型,该模型综合考虑了螺栓、垫片、粗糙结合面等多种因素对振动特性的影响,纠正了以往模型不考虑表面粗糙度对振动频率的影响的弊端,更符合真实情况.该模型基于机械表面几何分形理论,得到结合面刚度特性计算公式.基于有限元接触分析结果确定弹簧-阻尼模型弹簧的布局域,同时研究了弹簧布局数量对振动特性的影响.实验结果显示,方法结果与实验结果非常接近,说明方法有效.     

考虑权重因素的非概率可靠性模型

利用区间变量描述参量的不确定性,基于加权平均理论和PDF(possibility degree formula)区间比较法则,依据非概率区间分析方法,建立考虑权重因素的非概率可靠性模型.该模型更进一步地利用数据信息,提高数据积累阶段的可靠性评估精度;将非概率可靠性指标统一到概率可靠度上,有很好的工程应用价值.最后利用算...     

基于灵敏度分析的区间不确定性稳健设计

针对机电产品优化设计中存在的大量不确定性因素，在灵敏度分析的基础上提出了区间不确定性稳健设计方法。首先探讨了灵敏度分析理论，借用Sobol'法筛选出对系统影响较大的因素并将不灵敏项进行固化；然后根据区间不确定性因素的特性，分析了不确定因素在某一区间变化时对系统整体的影响；最后给出了基于灵敏度分析的区间不确定性稳健设计优化模型。工程实例证明了该方法的有效性。     

具有区间参数的不确定结构静力区间分析的一种算法

将结构系统中的不确定性参数用区间数来表示,用有限元法建立静力区间线性方程组。对该方程组的求解提出了一种区间逐步离散的方法。此方法通过令独立的不确定性参数取区间内的离散值,将区间线性方程组的求解转化为相应的确定性问题,再搜索各方程解中的最大最小值得到每个区间分量的边界。先用数学算例对该算法的正确性和有效性进行了验证,然后应用于静力区间分析的工程算例,并与其它算法进行了比较。计算结果表明该算法的计算效率和准确性较高。     

非确定区间桁架结构静力分析的区间因子法

工程中的不确定性问题目前可以通过概率方法、模糊方法和区间方法来解决。本文采取了新的区间分析方法(区间因子法)研究分析区间参数非确定性桁架结构的静力分析问题。利用区间因子法可以将结构的物理区间参数、几何变化尺寸等表达为其确定性量和区间因子的乘积,进而结构的位移和应力响应也就能表达为区间因子的函数。分析了算例中结构参数和外载荷的不确定性对结构响应的影响,并进行了对比和讨论,验证了本文方法的合理性与可行性。     

考虑焊点不确定性的车身点焊结构疲劳寿命优化

基于区间优化的方法,构建了考虑焊点不确定性的TS、MTS两种点焊结构的疲劳寿命不确定性优化模型。采用修正的Manson-Coffin公式作为点焊结构的疲劳寿命计算公式,同时考虑工艺中焊枪落点的不确定性,将焊点的位置坐标作为区间变量,通过对焊点坐标进行区间优化,获得结构疲劳寿命最大时的焊点坐标。给出了相应标准焊接结构试样疲劳寿命的上下界,为工程实际中点焊结构的疲劳寿命极限的分析及最优设计提供了计算工具。     

基于模态应变能的接触刚度识别方法

由于模态应变能对结构局部变形敏感,因而在以螺栓连接结构为代表装配结构中,预紧力变化对接触刚度和结构固有特性的影响可以采用模态应变能的方法进行分析,据此提出基于模态应变能的接触刚度识别方法,提高粗糙表面接触刚度识别的精度。以螺栓连接的T型块试验台为例,通过测试不同螺栓预紧力下结构前3阶固有频率,并采用薄层单元等效粗糙表面接触特性;考虑结构各阶模态应变能权重,进行了接触刚度识别和识别误差分析。研究结果表明,各阶模态应变能权重随着接触刚度或螺栓预紧力变化可能呈现不同的趋势,导致基于单阶模态的接触刚度识别结果之间存在较大差异;基于模态应变能的接触刚度识别方法由于综合考虑各阶模态的权重,反映了各阶固有频率的总体变化趋势;随着螺栓预紧力增大,接触刚度总体非线性增加,接触刚度识别误差总体下降。所提出的基于模态应变能的接触刚度识别方法,建立了螺栓连接结构中预紧力变量、粗糙表面接触刚度和模态固有频率耦合机制,为粗糙表面接触刚度建模提供了一种精确的识别方法。     

机床主轴非概率可靠性模型的区间分析方法

考虑到不确定性因素,将机床主轴设计中的参数看作区间变量,应用非概率可靠性理论,建立了机床主轴基于区间分析的非概率可靠性模型,给出了多区间变量非线性函数的非概率可靠性度量方法,提出了基于主轴扭转强度和挠度的可靠性度量指标。对XH2320/4机床主轴进行分析结果表明:所提出的区间分析方法在实际工程中的可行性。