基于梯度搜索法的非线性结构可靠性分析方法

很多工程结构具有非线性特征强且功能函数为隐式的特点,以往方法难以精确、高效地分析其可靠性,为此提出一种基于梯度搜索法的强非线性结构可靠性灵敏度分析方法。根据工程结构的隐式功能函数,利用差分法计算初始抽样点附近的梯度信息;基于验算点梯度搜索法,获得与抽样点对应的距极限状态曲面距离最小的极限状态点,过该点依据Taylor展开法将极限状态曲面线性展开;在线性化的极限状态面上继续确定抽样点,并采用高次梯度搜索法继续寻找极限状态曲面上的对应点;经若干次迭代搜索,获得一组极限状态曲面附近的训练样本,在此基础上采用多项式函数、响应面函数等拟合极限状态方程,计算可靠度及可靠性灵敏度。研究结果表明,与重要抽样法、二次响应面法和经典验算点法比较,新方法具有计算精度高、抽样次数少的优点,适用于强非线性隐式结构的可靠性分析问题。     

基于梯度搜索法的非线性结构可靠性分析方法

很多工程结构具有非线性特征强且功能函数为隐式的特点,以往方法难以精确、高效地分析其可靠性,为此提出一种基于梯度搜索法的强非线性结构可靠性灵敏度分析方法。根据工程结构的隐式功能函数,利用差分法计算初始抽样点附近的梯度信息;基于验算点梯度搜索法,获得与抽样点对应的距极限状态曲面距离最小的极限状态点,过该点依据Taylor展开法将极限状态曲面线性展开;在线性化的极限状态面上继续确定抽样点,并采用高次梯度搜索法继续寻找极限状态曲面上的对应点;经若干次迭代搜索,获得一组极限状态曲面附近的训练样本,在此基础上采用多项式函数、响应面函数等拟合极限状态方程,计算可靠度及可靠性灵敏度。研究结果表明,与重要抽样法、二次响应面法和经典验算点法比较,新方法具有计算精度高、抽样次数少的优点,适用于强非线性隐式结构的可靠性分析问题。     

结构可靠性分析的自适应共轭非线性近似方法

经典的1阶可靠性方法在求解非线性结构可靠性问题时,由于仅利用当前迭代设计点的局部信息,致使求解精度及效率无法满足要求,为此提出了一种自适应共轭非线性近似方法。基于两点自适应非线性近似方法,使用当前及上一迭代设计点的极限状态函数值及梯度值信息,构建真实极限状态函数的非线性近似模型;在两点自适应非线性近似方法的基础上,利用前两步迭代设计点的极限状态函数值及梯度值信息,在当前迭代设计点处构建共轭搜索方向。随着迭代过程的进行,基于自适应调整模型中的非线性指数及搜索方向,在提高模型的近似精度的同时可避免迭代过程出现振荡,提高计算的稳定性。通过3个案例说明了所提方法的适用性。     

基于神经网络的结构疲劳可靠性优化设计

研究了人工神经网络在结构疲劳可靠性分析和结构优化设计中的应用。结构的疲劳寿命与各影响因素之间呈高度的非线性关系,或隐函数关系,传统的结构可靠度分析方法计算困难。采用神经网络响应面法模拟结构的极限状态函数及其偏导数,从而进行疲劳可靠性分析,在此基础上采用神经网络法对结构进行疲劳可靠性优化设计,通过算例说明其适用性及可行性。     

高等均值法和有限元法相结合计算穿甲弹的可靠性

高等均值法是在隐式极限状态函数下计算结构可靠性的有效方法.本文结合高等均值法和有限单元法对大长径比尾翼稳定脱壳穿甲弹进行了可靠性分析,考虑了载荷和材料性质的随机性、弹托和弹芯之间的配合间隙(或过盈),得出了合理结果,并提出了进一步提高强度、可靠性的建议.     

水下航行器全动舵可靠性优化设计

利用基于中心复合采样的二阶响应面法得到AUV稳定度极限状态函数。综合考虑由于人为和客观造成的不确定性误差对极限状态方程的可靠度的影响,进行多次随机虚拟实验,计算AUV稳定度的可靠度,并根据求得的可靠度定量给出各设计变量关于极限状态函数的可靠度灵敏度。经判断,选择灵敏度较小的参数作为确定性变量,并对AUV全动舵进行可靠性优化设计,结果表明,减少不确定性量后,优化迭代次数大幅减少。     

基于极限状态函数响应面的可靠度置信限计算方法

针对武器装备可靠性计算中概率分布参数的不确定性评估问题,通过抽样方法构造极限状态函数的响应面,在标准正态空间中计算可靠性指标的置信限,再将其转化为可靠度置信限。导弹隔框蒙皮的可靠度置信限计算问题验证了这种方法的有效性、准确性,该方法可以应用于试验样本较少的复杂大系统。     

典型胚胎电子系统结构与性能的数学描述方法

为从数学角度分析和研究胚胎电子系统,提出了一种典型胚胎电子系统的数学描述方法。分析胚胎电子系统的结构特点和工作原理,建立电子系统的功能函数和工作状态函数。基于自修复能力和硬件消耗两个指标,建立电子系统的性能函数。利用建立的功能函数、工作状态函数和性能函数实现电子系统的数学描述,进而研究胚胎电子系统的功能判断、可靠性分析、性能评估、结构设计优化、自修复方式选择和预防性维修决策等。结果表明,胚胎电子系统的数学描述方法能够准确地对系统功能、性能和工作状态进行描述,从数学角度对胚胎电子系统开展理论研究。     

一种弹箭吊具优化设计方法

介绍了极限状态计算方法,并在某型号吊具吊耳板结构强度计算中加以应用.通过极限状态计算方法与经验算法、有限元分析方法的比较分析及试验验证,确定极限状态计算方法计算结果比较接近实际状态,对于使用频率低、有结构形状限制、质量限制的承载结构的工程设计计算具有一定的指导意义.     

含有裂纹缺陷加筋板结构系统的可靠性分析

分析了裂纹缺陷对加筋板极限强度的影响,给出了加筋板单元的可靠性计算和敏度分析的表达式.对含有裂纹的加筋板单元组成的结构系统进行了可靠性分析,给出结构系统总体可靠性指标的计算方法及系统可靠性指标的敏度表达式;推出了含裂纹板元失效后对残余结构影响的反向节点力计算公式,保证了计算精度和可靠性分析的合理性;最后通过船舶结构的一...     

复杂不确定系统可靠性分析的贝叶斯网络方法

针对结构复杂、实验样本有限、可靠性数据不足等因素导致的复杂多态系统可靠性分析不确定性问题,将模糊数学和灰色系统理论引入贝叶斯网络模型中,提出一种基于不确定隶属度函数和区间特征量的复杂不确定系统可靠性分析方法。用含变量的隶属度函数来表征组件故障状态,有效地避免了人为主观因素对隶属度函数选择的影响,解决了组件和系统的故障状态难以准确界定的问题;用区间灰数描述条件概率表中的确定值,表达组件和系统间不确定的故障逻辑关系;构建出系统可靠性特征量的参数规划模型,以区间的形式表示系统可靠性特征量。将所提方法应用到卫星推进系统的可靠性分析中,研究结果表明,该方法能够有效分析模糊不确定条件下的系统可靠性和组件重要度,且计算量可控,是一种有效的复杂不确定系统可靠性分析方法。     

履带车辆行星变速装置复合框架强度可靠度计算的智能仿真算法

该文针对复杂机械结构零件强度可靠度计算中基本变量与应力响应之间无法用显函数表达的难点,基于结构强度的有限无限分析方法、人工神经网络（ＡＮＮ）,理论和蒙特卡蜀（ＭＣ）仿真技术,首次提出了复杂结构零件强度可靠度计算的智能仿真算法,并对某重载履带车辆行星变速装置中关键零件－－复合框架结构进行了强度可靠度计算。     

装备战场损伤等级评定系统分析与设计

根据装备战场损伤规律和战时装备保障仿真研究中对各功能状态评估及整装损伤等级评定的需要,利用层次分析法就作战仿真系统中的装备战场损伤等级评定的系统需求、系统结构和评估方法进行讨论,确立了融装备功能结构分析、损伤树分析和损伤等级评定为一体的战场损伤等级评估系统基本结构和部分流程,为战时装备保障指挥及维修仿真奠定了一定的基础。     

基于通用发生函数与成功流法的多态系统可靠性分析算法研究

针对成功流(GO)法可靠性分析过程复杂问题，将通用发生函数(UGF)与GO法结合，提出适用于复杂系统可靠性分析的UGF-GO算法。该算法通过分析GO图中各操作符结构关系，建立相应的系统结构UGF计算公式分析系统可靠性，不仅降低了GO图的计算复杂度，而且还简化了GO图共有信号修正过程。通过对比概率公式算法与UGF-GO算法的可靠性分析结果，验证了UGF-GO算法应用于复杂多态系统可靠性分析的有效性与简便性。UGF-GO算法应用于某型飞机供电系统，结果表明从失效机理到退化建模，UGF-GO算法能完整地分析具有性能退化行为的系统可靠性。     

水下航行器环肋复合材料耐压壳6σ优化设计

为了得到更可靠的水下航行器环肋复合材料耐压壳结构,考虑复合材料各向异性和加工不可控性对结构性能影响,将6σ设计理论引入环肋复合材料耐压壳优化设计中。应用蒙特卡洛抽样模拟方法对耐压壳结构进行可靠性分析,借助径向基函数神经网络近似模型技术,以σ水平为评价指标对环肋复合材料耐压壳结构进行考虑可靠性的优化设计。结果表明,虽然6σ优化相比确定性优化结果增加3.11 kg质量,但将耐压壳结构性能约束的σ水平提高到了8σ以上,可靠度达到100%,得到了兼顾结构质量和可靠性的最优方案。可见所提基于径向基函数神经网络近似模型技术的6σ设计与可靠性评估相结合优化方法,可以准确、高效、可靠地对水下航行器环肋复合材料耐压壳进行优化,合理解决随机因素变化导致结构可靠性不高的问题。     

基于泰勒展开法的结构混合可靠性分析

针对既有随机变量又有区间变量的混合不确定性问题，提出一种新的可靠性分析方法。该方法基于泰勒展开，得到了结构功能函数上界和下界的表达式；借助于降维方法，将功能函数近似表示为n个一维变量函数之和，利用泰勒展开，推导结构功能函数的前4阶中心矩；运用四阶矩法可分别获得结构失效概率的上界和下界。该方法无需随机变量的分布概型，避免了对迭代最可能失效点的求解。数值算例结果表明，该方法具有较高的计算精度和较好的适应性。