基于BP神经网络的推料机结构可靠性分析

为分析推料机在实际载荷工况条件下的工作可靠性，提出一种基于BP神经网络的推料机结构可靠性评估方法。首先，构建推料机有限元模型，并分析其在实际载荷工况条件下的最大应力响应；其次，结合APDL语言，构建推料机参数化分析模型，并对其开展试验设计，从而获取推料机不确定性因素与相应结构响应样本数据，在此基础上，确定基础BP网络结构，进而拟合推料机不确定性因素与响应间的信息传递关系，完成推料机BP网络模型的建立；最后，结合结构可靠性分析原理，构建推料机结构可靠性指标评估模型，完成推料机结构可靠性评估。分析结果表明：构建的BP网络模型能够合理表征推料机不确定性因素与最大应力响应间的内在关系；由于参数不确定性的影响，推料机最大应力响应呈现出一定的随机性并存在失效的可能，该结论可为推料机进一步优化设计提供一定参考价值。     

多源不确定性下平面变胞机构运动可靠性分析

变胞机构可根据环境和工况的变化及需求,进行重组和重构,在机器人领域得到广泛应用.变胞机构可变拓扑结构特性,使得分析多源不确定性下变胞机构全构态运动可靠性更为困难.以多源不确定性下平面五杆变胞机构为研究对象,提出一种适应交变温度工况的变胞机构全构态运动可靠性分析方法.建立温度载荷下连杆制造公差-热变形、关节配合公差-热变形的耦合模型,采用服从截断正态分布的随机参数和区间参数描述连杆尺寸、转动副和移动副间隙的不确定性,基于变胞特性建立变胞机构全构态运动误差传递模型,结合区间优化算法和蒙特卡洛算法建立多源不确定性下变胞机构全构态运动可靠性模型.基于提出的方法,分析了交变温度工况下变胞机构全构态运动可靠性分布规律,并分析了不同孔轴配合、连杆公差等级及其热膨胀系数对变胞机构全构态运动可靠性的影响规律.     

考虑刚柔耦合的工业机器人多目标可靠性拓扑优化

为了减少工业机器人的制造和各种环境等随机不确定性因素造成结构系统性能下降,且综合提高其静动态特性、降低结构质量,提出一种考虑刚柔耦合的工业机器人多目标可靠性拓扑优化方法。利用多体动力学和有限元方法建立刚柔耦合动力学模型,获得特殊工况下臂部动态载荷。采用一次二阶矩法得到臂部可靠性指标,并用可靠性指标反映不确定性因素的影响,提出基于折衷规划法归一化子目标建立综合目标函数、以层次分析法确定综合目标函数中子目标权重系数,对臂部结构进行基于可靠性约束的拓扑优化设计。研究结果表明,优化后得到的臂部在满足可靠性的条件下质量减轻,整体刚度和强度性能明显增强,各阶固有频率均有不同程度提高。     

基于不确定理论帐篷框架可靠性拓扑优化设计

基于不确定理论,针对帐篷研发设计和实际工况的不确定因素,构建了在材质和工况均不确定条件下的有限元分析数学模型,而后提出了以可靠性为求解策略的拓扑优化.方案以可靠性指标为约束条件,将不确定参数转化为确定性参数,再进行变密度拓扑优化.拓扑优化方案以军用和民用两个典型帐篷框架结构为例,考虑了在风载荷下框架的受力及优化设计,验...     

基于区间模型的Y形密封圈可靠性分析

该文利用基于区间模型的非概率可靠性分析方法,以某一规格的轴用Y圈为研究对象,对其非概率可靠性指标进行了研究;该文首先介绍了基于区间模型的非概率可靠性分析方法,然后对该规格Y形圈的非概率可靠性指标进行了研究,主要包括功能函数的拟合、基于区间模型的功能函数标准化及最后非概率可靠性指标的求解等内容;最后介绍影响非概率可靠性指标的主要因素。结果表明:当各不确定性参数在所述范围之内变化时,该规格的Y形圈在所述工况条件下的非概率可靠性指标η1,说明当各不确定性参数在所述范围之内变化时,该规格的Y形圈在所述工况条件下,密封界面的接触压力始终大于油压,密封可靠,原则上不会失效;此外,一般情况下,影响非概率可靠性指标的主要因素有各随机因素分布区间的准确性、拟合所得的响应面函数的准确性以及优化方法(优化函数)的选择等。     

基于随机有限元法的连杆动态可靠性分析

发动机连杆工作条件非常复杂,对其可靠性要求很高。考虑到连杆工作载荷的复杂性,以及连杆可靠性试验要求和成本高,采取仿真分析。以宗申NC450发动机连杆为研究对象,将随机有限元法和蒙特卡罗结合起来,同时考虑连杆尺寸、载荷性质和材料特性等不确定性因素的影响,使用蒙特卡洛抽样得到连杆可靠性分析数据。根据随机载荷的统计学意义,利用顺序统计理论,建立载荷多次作用时连杆的等效载荷的累积分布函数和概率密度函数,得到连杆在载荷多次作用下的连杆动态应力强度干涉模型。最后,结合蒙特卡洛模拟法,得到连杆的动态可靠度。结果表明:该方法为连杆的可靠性分析提供新的思路。     

多级载荷累积损伤下结构的动态可靠性分析

在服役环境中的各种不确定性因素及时间因素的共同作用下,结构将产生强度退化与累积损伤,进而严重影响到可靠性。传统的可靠性模型不能很好地反映载荷作用次序与强度退化等因素对可靠性的影响。利用区间理论,考虑应力作用次序不同而导致疲劳损伤的不同非线性演化过程,研究了多级载荷的等效转化问题;为承受多级载荷的强度退化下的结构,建立了动态非概率可靠性预测模型,构造了一种区间模型的动态可靠性分析方法;通过算例对多级载荷累积损伤作用下的结构动态可靠性进行了分析,并验证了方法与模型的有效性。     

基于响应面法的地铁齿轮箱箱体时变可靠性研究

地铁齿轮箱作为地铁车辆的核心部件，其可靠性决定了整辆列车的可靠性。地铁的运行过程包括启动、持续、高速、短路工况，短路工况箱体受力最大，可靠度最低。根据GB/T 21563—2018的测试要求，对某型号地铁齿轮箱箱体的超常工况（工况1）和实际运行过程中发生的短路工况（工况2）进行了可靠性分析。考虑铸造公差、材料参数、输入转矩的不确定性对箱体最大等效应力与最大变形的影响，采用CCD实验设计方法进行了样本计算并拟合出响应面，结合蒙特卡罗抽样得出静态可靠度；在此基础上，结合顺序统计量理论对多次载荷作用进行等效，得出了箱体随载荷作用次数变化的可靠度。结果表明，两种工况下，载荷作用105次后，箱体的可靠度仍然很高，符合设计要求；根据时变可靠度图得知，尽管工况2的应力均值小于工况1，但与工况1相比方差较大，这导致了工况2的可靠度下降速率大于工况1。所以，应减小应力的离散度，以增加运行时的可靠性。     

随机载荷下截割部输出轴可靠性分析

以"MG2×100/455-BWD"新型薄煤层采煤机截割部为工程对象,深入分析输出轴的载荷情况,以应力—强度分布的可靠性干涉理论为基础,考虑载荷作用次数,建立各关键零件故障模式下的动态可靠性模型,计算其可靠度并进行分析。以Matlab编译采煤机载荷样本、Pro/E实体建模、Ansys生成关键零件柔性体,通过专用接口Mechanism/Pro导入Adams建立采煤机截割部的刚柔耦合模型并对其进行动力学仿真,得到不同工况下关键零件的应力信息,以工况参数为神经网络训练样本,将神经网络和虚拟样机技术结合对其他工况下的应力进行预测,减少了虚拟样机的仿真时间和工作量,提高了其动态可靠性,同时为采煤机输出轴设计提供可靠的参数依据。     

裂纹扩展寿命多失效模式可靠度的序列二次规划计算方法研究

机械结构中普遍存在疲劳裂纹,由于受各种随机因素的影响,裂纹扩展过程下的结构安全性评价往往具有很大的不确定性。针对有限板宽问题,通过灵敏度分析,优选出了对疲劳裂纹扩展速率影响较大的因素(载荷水平、裂纹初始长度和材料参数),并将其视作随机变量,推导出疲劳裂纹扩展下的断裂失效可靠性模型,在此基础上建立了可靠性指标的优化数学模型,并基于序列二次规划算法给出了裂纹结构断裂失效及静强度联合失效的可靠性指标。最后根据一个具体实例,得到了联合失效模式下的可靠性指标随应力循环次数扩展的曲线,并同单一失效模式下的可靠性变化进行对比分析,说明了基于联合失效模式下的可靠性分析的合理性,实现了对裂纹结构在扩展过程中可靠性变化的评价。     

齿轮传动动态运动精度可靠性分析

齿轮是机械产品中重要的基础元件,其运动精度直接影响整个装备的品质和可靠性。影响齿轮传动精度的因素包括齿轮的制造、装配误差和外部载荷,这些因素均具有随机性,因此,在不确定性设计理论下对齿轮传动运动精度进行可靠性分析与设计是提高齿轮运动精度的一种重要途径。为开展齿轮传动运动精度可靠性分析,首先,建立考虑传动误差激励、刚度激励和外部载荷等作用下的扭转振动模型,然后,在基于4阶龙格库塔法求解的基础上采用BP神经网络建立动力学系统的输入输出关系模型,并以该BP网络模型建立齿轮传动系统的运动精度可靠性模型,最后,采用1阶可靠性方法(FORM)对传动系统的运动精度可靠性进行分析。研究表明,制造与装配误差对传动系统的运动精度可靠性影响最大,设计制造时应予以充分考虑。     

基于可靠性理论的海洋双井架分析

采用ANSYS软件对某海洋钻井双井架进行不同工况的静力分析和屈曲分析,得到井架在各种工况下的最大应力和临界载荷,由此分析井架是否满足可靠性分析的基本要求。计算出井架的结构可靠性指标β的最小值判断井架的可靠性。为海洋钻井双井架的设计、优化、评价提供一定的理论依据。     

焊接质量对液压支架质量的影响分析

针对液压支架某些结构件在实际支护中存在开裂的现象,在分析当前液压支架焊接质量现状及影响焊接质量因素的基础上,基于SolidWroks软件搭建顶梁单侧载荷扭转载荷下的工况进行有限元分析,确定最危险的部位,并针对性地提出改进焊接工艺的原则,以实现对焊接质量的控制,为提升液压支架的可靠性和安全性奠定基础。     

高强化柴油机活塞的热机耦合强度分析

以某型高强化柴油机的活塞为研究对象,建立了活塞三维热弹性有限元计算模型,对某一额定工况下的活塞温度场和热机耦合应力进行了计算.分析了活塞在单独机械载荷作用下以及热机载荷共同作用时的栽荷响应特点,给出了温度场对活塞应力的影响规律和活塞在热机耦合条件下强度的薄弱环节,为改进活塞的结构设计、提高活塞的结构可靠性提供了理论依据.     

大型变桨轴承载荷分布的有限元分析

在实际工程应用中,大型风电变桨轴承的结构多为双排四点接触球轴承,其受力巨大,工况恶劣,掌握其载荷分布规律对于提高变桨轴承的性能和可靠性有重要意义。利用ANSYS Workbench软件,对变桨轴承进行了三维建模,对其进行了静态接触力学分析,研究了变桨轴承的载荷分布规律,以及螺栓预紧力、模拟工况条件对变桨轴承载荷分布的影响。结果表明,变桨轴承中钢球与沟道间的最大接触载荷随螺栓预紧力的增大先减小后增大,工况条件下,变桨轴承会发生扭转变形,对载荷分布有较明显的影响。     

高速列车铝合金车体强度可靠性安全系数分析方法

针对铁道车辆结构设计标准中给定的安全系数存在经验性,从可靠性理论出发,分析可靠性安全系数评估方法,使安全系数选取趋于合理。以某型高速列车车体为研究对象,建立其有限元模型,参照EN12663-1车体设计标准确定静强度载荷工况。并考虑高速会车情况下的气动载荷工况,施加边界条件对车体进行强度分析。同时结合车体铝合金材料性能绘制车体材料的不同可靠度的Goodman曲线,建立可靠度与安全系数的关系模型,对车体静强度和疲劳强度的可靠性安全系数进行了分析。结果表明:随着可靠度的提高,安全系数降低,车体满足不同可靠度下的静强度和疲劳强度要求。99.9%可靠度下静强度的最小安全系数为1.3,出现在整备状态下纵向受1 500 kN压缩载荷作用的工况下;考虑气动载荷影响,结构疲劳安全系数最小值为1.53,有一定的安全裕量,车体侧墙门角和窗角位置的安全系数较小。车体结构的应力和材料强度的分散性对安全系数有影响,为确保高速列车车体具有较高的可靠度,可以采取控制铝合金材料强度性能的分散程度、降低几何结构的应力集中和优化结构减小工作应力等措施来实现。     

滚动轴承性能不确定性与可靠性评估

以灰色系统理论和泊松计数过程为基础,对滚动轴承性能不确定性进行参数量化,并在设定阈值条件下研究不同工况下轴承性能可靠性,进而建立其性能不确定性与可靠性匹配序列,以寻找轴承服役期间两者之间的内在联系。根据轴承运转期间某属性时间序列,进行灰自助处理得到该属性的不确定性;然后参考设定阈值进行泊松计数,获得该时间序列的有效变异强度,进而得到其性能运转可靠性;最后分析不确定性与可靠性两者之间的灰关系。实验结果显示,滚动轴承性能不确定性与可靠性的演变状况可以被真实描述,两者归一化处理结果十分相像,有着明显的灰关系,各案例的实验结果保持良好的一致性。     

基于ANSYS的掘进机截齿有限元分析

为了研究掘进机截齿对其工作性能和寿命的影响,通过应用ANSYS对截齿在正常工况下进行了载荷和有限元分析,探究了截齿变形量以及应力分布情况,并对其薄弱部位及原因进行了分析,这为改善截割机构设计和提高其工作可靠性提供了理论参考。     

基于ANSYS的O形密封圈可靠性分析及软件开发

考虑随机不确定性因素的影响,对某型号O形密封圈进行可靠性分析。通过ANSYS参数化语言APDL建立O形密封圈参数化模型,根据应力-强度干涉模型及密封圈的工作特点建立其可靠性模型。假设密封圈的几何参数、载荷及屈曲强度为服从正态分布的随机变量,运用ANSYS的概率设计系统PDS对密封圈进行可靠性计算。利用VB6. 0将ANSYS的APDL代码进行了封装,编写了O形密封圈的可靠性分析软件。该项研究可为液压元件的可靠性计算与专用软件开发提供借鉴意义。     

氢燃料电池客车车架多工况疲劳可靠性分析

以氢燃料电池客车车架为研究对象,首先应用HyperWorks建立12 m氢燃料电池客车车架的有限元模型,对车架的满载弯曲工况、扭转工况和急转弯工况进行静强度分析。然后根据车架静强度分析结果,利用nCode Design-Life建立车架疲劳分析五框图,定义载荷谱和材料疲劳特性参数。最后采用S-N静态疲劳设计方法对车架进行多工况疲劳可靠性分析。结果表明,在这3种工况下车架的疲劳可靠性均满足安全要求。