柔性薄壁件装配公差的分析

产品设计过程中需要根据零件公差计尊其装配公差，但是传统的方法均假定零件在装配过程中不发生变形。针对金属薄壁件刚性小，易变形等特点，利用根据数论方法产生的伪随机点对薄壁件的装配公差进行有限元计算。计算结果表明：该方法的计算量远小于Monte Carlo法。并利用正交实验分析方法分析了零件公差对装配误差的影响。     

一种计算随机变量函数均值和标准差的方法

在工程实践中常常需要对随机变量函数的均值和标准差进行计算。对于这种问题,通常采用的是Monte Carlo方法、Taylor级数展开法、Taguchi法及其改进方法、Rosenbluthe法及其改进方法等。其中最有效的是Monte Carlo方法,但其计算效率低。为此,提出利用数论方法产生分布均匀的数论网格点,以此伪随机数代表由Monte Carlo方法产生的随机数计算随机变量函数的均值及标准差。计算实例表明,这种利用伪随机数的方法不但克服了Rosenbluthe改进方法在处理高阶函数时计算结果偏离实际值的缺点,而且与Monte Carlo方法相比,提高了计算效率。     

基于Sobol序列的装配公差分析

传统的Monte Carlo法在进行装配公差分析时,为了达到必要的计算精度,需要大量的样本,对于日益复杂的机械产品而言,其越来越难以满足研发周期短、精度要求高、计算迭代量大的特点。针对这个问题,本文引入Sobol序列代替Monte Carlo法中的伪随机数序列,并将其融入到产品的公差分析模型。在理论分析的基础上,以某单向离合器为例,验证该方法的有效性及优越性。     

基于低偏差序列样本的装配公差分析方法

传统Monte Carlo分析方法在进行公差数值分析及装配成功率估算时需要大量的统计样本支撑,无法适应高精度复杂产品研制过程中公差设计多组成环、高置信度、高精度、多迭代、短周期等要求。针对该问题,引入低偏差序列代替Monte Carlo方法中的伪随机数序列,并将其融入公差数值分析模型和装配成功率估算模型中,进而构建了基于低偏差序列样本的公差数值分析方法与装配成功率估算方法。在理论分析的基础上,通过对某型飞机典型组件的实例分析,验证了该方法的有效性。     

基于佳点集的装配公差分析方法

为提高传统的蒙特卡罗模拟方法进行公差数值分析时计算结果的收敛速度,基于数论中的佳点集理论构造出一种新的准蒙特卡罗法(quasi-Monte Carlo method)。在此基础上建立了基于确定性定位分析的白车身翼子板装配三维偏差模型,分别采用传统的蒙特卡罗伪随机数序列和基于佳点集的准蒙特卡罗法序列对该模型进行公差数值分析。在理论分析基础上的结果表明,在进行高精度复杂机械产品的装配公差分析过程中,与传统的蒙特卡罗模拟方法相比,所提出的方法的计算结果所需要的统计样本较少并且精度较高。     

基于变形基的柔性薄壁结构公差分配方法

考虑大型薄壁结构变形与偏差之间的关系,针对柔性薄壁结构的装配过程,提出一种基于变形基的薄壁结构偏差描述与公差分配方法。利用模态分析方法建立描述构件偏差的变形基,基于装配区域变形协调和势能最小原理推导零件与装配构件偏差因子的关联关系,以变形基与偏差因子的线性组合精确表征柔性薄壁结构的偏差场。以柔性薄壁结构制造、装配工艺及产品的其它成本为约束条件,建立柔性薄壁结构的公差分配优化模型并采用遗传优化算法进行求解。以火箭筒段的装配过程为例进行了公差分配的案例计算。该方法考虑柔性薄壁结构的柔性变形和偏差场的分布与传递,案例公差分配的结果符合理论分析,验证了方法的可行性。     

基于数论方法的结构可靠性分析

提出一种基于数论理论多元分布代表点的结构可靠性分析方法。利用均匀散布理论基于F-偏差准则得到均匀散布点集合,进而求解得到多元分布的代表点集合。之后将代表点作为随机变量通过循环迭代的方式计算失效函数,应用近似分布函数计算系统可靠度。作为数值仿真算例,应用此方法,对一具有非线性和变量相关性的梁的失效函数进行可靠性分析,并与JC法和Monte Carlo方法进行了比较。JC法计算速度快,但对于非线性方程计算精度一般。Monte Carlo方法计算精度高、稳健性好,但计算成本相当高。相比而言,数论代表点方法不需要巨量的样本点,有较好的计算效率,有较高的计算精度,而且可以简单的应用于与结构可靠性相关的各类问题,便于应用。     

基于摄动法的随机参数转子系统动力响应的概率密度分析

基于Riccati摄动传递矩阵法,可以导出随机参数转子系统动力学响应与随机参数间的关系。运用二次型、雅克比行列式及概率的相关知识,给出用数值积分法计算随机参数转子系统动力响应概率密度的方法。用该方法计算分析Bently转子随机参数动力学响应的概率密度,并与Monte Carlo模拟方法对比,结果表明:当变异系数达到0.30时,该方法仍然有较高的精度,且计算速度快。     

基于子集抽样的模糊失效概率分析新方法

针对结构失效和安全状态具有模糊性的失效概率分析问题,提出一种基于子集抽样的新方法.所提方法首先将模糊失效域离散为功能函数变化较小的若干子集,然后利用马尔可夫链Monte Carlo法求得各子集上不考虑状态模糊性的随机失效概率,最后利用各子集中功能函数对模糊失效域的隶属度与相应随机失效概率乘积的和,求得模糊失效概率.文中用简单算例和工程算例比较所提方法与Monte Carlo法的效率和精度,结果表明,文中方法在保证计算精度的条件下,具有更高的计算效率.     

利用Kriging和Monte Carlo进行球头铣刀铣削力概率分布预测

考虑到随机因素对球头铣刀铣削力的影响,提出一种基于Kriging和Monte Carlo求球头铣刀铣削力概率分布规律的方法。利用微元法建立螺旋导程恒定的球头铣刀的铣削力模型;利用平面槽切实验和采用最小二乘法估算铣削力系数;根据铣削力的分布信息抽取样本,基于Kriging求出铣削参数与铣削力之间的关系,并利用Monte Carlo方法计算球头铣刀铣削力概率分布。将提出的方法的结果与计算模型方法的结果进行对比,验证提出方法可以作为球头铣刀铣削力估计值的一种方法,该方法表达式简单,便于计算,为后续计算球头铣刀铣削精度可靠性打下基础。     

刚度对转子系统随机响应的影响

为了建立系统力学模型与随机运动微分方程,分析系统刚度对随机响应的影响,应用虚拟激励法,通过计算机数值模拟,结合随机响应功率谱密度函数,分析考虑机匣弹性、陀螺力矩并同时考虑机匣与定子间的弹性联接的复杂悬臂双盘转子系统在多参数耦合随机激励 轴承回转随机动力激励、转子不平衡随机激励和地面随机地震激励下的随机响应,讨论系统刚度变化对随机响应的影响。结果表明,水平方向地震时随机响应相对比较强烈,悬臂端圆盘振动最为强烈,机匣刚度、机匣联接刚度和轴承刚度对随机响应影响较大,提高系统刚度对降低随机响应有利。     

An identification method for joint structural parameters using an FRF-based substructuring method and an optimization technique

A new method is proposed to identify the joint structural parameters of complex systems using a frequency response function (FRF)-based substructuring method and an optimization technique. The FRF method is used to estimate the joint parameters indirectly by minimizing the difference between the reference and calculated responses using a gradient-based optimization technique with analytical gradient information. To assess the robustness of the identification method with respect to noisy input data, FRFs contaminated by uniformly distributed random noise were tested in a numerical example. The effects of the random noise and the magnitude of the connection stiffness values on the accuracy of the method were investigated while identifying the joint parameters. When the FRFs were contaminated with random noise, the proposed procedure performed well when used to identify the stiffness values, but the accuracy of identification is deteriorative when used to identify the damping coefficients. The joint parameters of a real bolted structure were also identified by the proposed method. The results show that it can be applied successfully to real structures, and that a hybrid approach using both calculated and measured FRFs in the substructure model can enhance the quality of the identification results.     

透平喷咀环刚度的可靠性设计

介绍透平喷咀环刚度的可靠性设计方法,该方法将喷咀环的挠度和透平通流部分轴向间隙按照实际情况处理为随机变量,通过实测数据统计分析和数值计算。确定有关随机变量的分布参数,文中给出使用概率设计法确定喷咀环刚度设计的可靠性计算模型和应用实例。     

随机平面桁架动力特性蒙特卡罗法的节俭研究

考虑平面桁架所有结构参数的随机性，通过随机因子法和对随机参数间相关性的研究，对结构的质量矩阵和刚度矩阵的随机性提出了两种近似处理方法。第1种方法能获得结构动力特性均方根上限，第2种方法能获得结构动力特性随机性的近似解，这两种方法都能显著节俭Monte—Carlo数值模拟法求解的计算量。算例表明，该方法不但节省了数值模拟的时间，且具有较好的精度。     

考虑随机参数的高速列车动力学分析

建立高速列车车辆系统非线性动力学仿真模型,考虑悬挂刚度和阻尼、轮轨匹配参数、轮轨界面参数、轨道不平顺和载重的随机性,应用数值仿真研究高速列车动力学性能的随机统计特征。分析随机参数确定方法、动力学仿真工况数量和计算结果后处理方法,并与试验结果进行对比验证。计算结果表明,与常规动力学分析相比,考虑随机因素的动力学方法可以得到动力学指标的分布特性,能够考虑到多种参数随机变化对动力学性能的综合影响。常规动力学计算结果是考虑随机因素的特例,能代表车辆动力学性能的普遍规律,但不能掌握动力学指标的变化域和分布规律。考虑随机因素的动力学方法可用于高速列车动力学性能预测、动力学参数优化和异常振动分析等领域,能更加真实、全面反映车辆动力学性能,优化出的悬挂参数具有更广泛的线路运行适应性。     

结构刚度可靠性分析方法

提出了结构刚度可靠性的分析方法，引入了刚度可靠性分析中相对重要度的概念，建立了以相对重要度来确定主要变量的准则，同时对极限状态方程的形式以及确定极限状态方程的插值点的选择进行了研究，形成了一般工程设计情况下和特殊情况下结构刚度可靠性分析的通用方法，并且这种方法可以推广到结构强度的可靠性分析中。     

某机载雷达电子设备随机振动分析

机载电子设备经受的振动环境异常复杂,对电子设备进行随机振动分析可以验证机载振动环境下结构的可靠性.文中首先采用有限元法对某机载雷达电子设备进行了模态分析,确定了结构的振动特性;然后进行了随机振动分析,得到了电子设备结构的应力和变形云图;最后根据分析结果对结构的刚强度进行了校核.结果表明,该电子设备的刚强度满足设计要求,达到了验证结构可靠性的目的.     

Seismic random vibration analysis of shear beams with random structural parameters

The seismic random vibration responses of shear beam structures with uncertainty are investigated. The structural mass and stiffness are considered as random variables. The excitations adopted are stationary or non-stationary random process ground accelerations in horizontal direction. Using the structural random response in frequency domain, the mean square seismic random displacements of shear beam structures are expressed as the function of random structural parameters. Computational expressions for the mean value and standard deviation of structural seismic random response are then developed by means of the random variable’s functional moment method. The effects of the randomness of structural parameters on the structural random responses are demonstrated by an engineering example.     

惯性导航平台橡胶减振器斜角布置方法

为缩减惯性导航平台的共振带宽并抑制平台角偏移,以减振系统三向等刚度为技术目标,分析了平台减振器传统布置方式的缺点,提出将8个减振器在平台台体顶端部位斜角布置,系统满足振动解耦的条件且符合三向等刚度要求,并采用有限元模型进行了数值仿真。模态分析结果表明,改进布置方式后,平台系统3个线振动固有频率以及3个角振动固有频率基本相等,系统的共振频率点由传统布置方式的4个降低至2个,且共振频率点覆盖的频带宽度大幅降低。随机振动分析显示,采用斜角布置方式后平台加速度响应均方根值降低了30.09%。由此可见,平台减振器斜角布置方式与传统布置方式相比,在缩减共振带宽、降低振动量级方面具有明显优势。     

汽车悬架优化过程的Pareto最优解

针对悬架优化过程目标函数相互冲突的问题,建立了四自由度半车模型,并施加随机路面激励,在此基础上研究了悬架多目标优化(MOP)。采用Matlab软件m文件与Simulink相结合的方法对悬架刚度、阻尼参数进行了数值模拟,分析了刚度或阻尼变化时悬架动行程与车身加速度之间的变化关系,并提出了一种通过数值模拟求解两目标函数优化下Pareto最优解的方法。研究结果表明,该方法可以有效地获得悬架动行程及车身加速度两目标函数下的优化解。