基于随机有限元的可靠度计算

基于随机有限元 ,研究了复杂机械零件的可靠度计算。根据随机有限元算法 ,编写了计算机程序 ,求出了变形、应力的均值和方差。应力、强度概率密度函数确定可采用应力 -强度干涉模型 ,用公式或数值积分求可靠度。应力、强度概率密度函数不确定 ,用 Monte- Carlo法。基于极限状态方程 ,研究了优化方法求可靠度 ,采用了遗传算法。考虑模糊因素对复杂机械零件可靠性影响 ,给出了模糊可靠度计算公式。随机有限元使复杂机械零件可靠性预测成为可能     

某型飞机翼身连接接头可靠性分析

首先将标准有限元程序与改进的均值法相结合，对某型飞机翼身连接接头处的刚度可靠性进行分析，结果表明在所给载荷和允许应变的情况下，该接头结构在外载变异系数为0．15，弹性模量和剪切模量的变异系数分别为0．05时仍具有较高的可靠度。然后又将标准有限元分析程序与响应面法结合，在假设接头的响应极限状态方程为一不包括交叉项的二次多项式的基础上，利用有限元分析确定响应极限状态方程，通过迭代运算，保证响应极限状态方程在最有可能失效点处与接头结构真实的隐式极限状态方程有很好的近似程度。两种方法的计算结果具有较好的一致性。最后基于弹塑性应变分析，给出大过载情况下低周疲劳寿命可靠性分析结果，得到在给定寿命要求下结构可靠度随疲劳寿命变异系数变化的曲线，并给出在要求可靠度情况下安全寿命随疲劳寿命变异系数的变化曲线，为该型飞机的设计定型提供依据。     

结构体系隐式极限状态方程概率分析的改进响应面法

提出一种新的处理隐式极限状态方程概率安全分析的响应面法，在原响应面法的基础上，通过引入高阶修正项和概率等效变换，建立原隐式极限状态方程的等效显式极限状态方程，以利用已有的各种针对显式极限状态方程的可靠性分析方法，得到等效显式极限状态方程的失效概率。该方法被推广应用到所有极限状态方程均为隐式的结构体系的可靠性分析中去，依次建立每个失效模式的等效极限状态方程，并采用Monte Carlo法和重要抽样法计算具有多个极限状态方程的结构体系的失效概率。算例表明，文中方法不用差分方法计算隐式极限状态对基本随机变量的导数，适于解决隐函数的概率可靠性分析问题，由于采用了高阶项的修正，能够得到更高精度的结果。     

模糊随机可靠性分析的迭代子集模拟法

针对同时存在随机基本变量和模糊基本变量的结构可靠性分析,提出一种模糊可靠度隶属函数求解的迭代子集模拟法。在模糊变量的某个给定的隶属度水平上,所提方法通过迭代策略求解使功能函数取极值的模糊基本变量的取值点及相应的收敛后的最可能失效点(也称设计点),再运用子集模拟法在缩减的随机变量空间内求得可靠度的上、下界,最后在每个隶属度水平上执行该分析过程,即可求得模糊可靠度的隶属函数。相比模糊随机可靠性分析的直接Monte Carlo法,所提方法在保证结果精度的同时大大减小了计算量,而且该方法对变量的分布形式、变量维数、极限状态方程的表达形式及非线性程度均没有限制,适用范围十分广泛。所提方法的优点在算例中得到验证。     

模糊结构和机械系统的能度可靠性分析方法

模糊系统的可靠性评估是工程中倍受关注的重要问题。结构系统的可靠性与结构的失效模式有关。模糊结构系统失效的可能度取决于失效可能度最大的最危险失效模式。因此，最危险失效模式的识别及对应极限状态方程的建立是模糊结构系统可靠性分析的关键问题。本文基于模糊结构的能度可靠性理论，建立模糊结构和机械系统的能度可靠性分析模型。所提出的模糊结构体系失效模式的枚举准则，可在只需枚举出少量主失效模式的条件下，不漏掉最危险失效模式。算例分析表明文中方法是有效和可行的。     

失效概率计算的快速马尔可夫链模拟方法

基于马尔可夫链对失效域样本的快速模拟，提出了一种快速计算非线性极限状态方程小失效概率的方法。将要求的失效概率转化为线性极限状态方程的失效概率与一个特征比例因子的乘积。线性极限状态方程是通过马尔可夫链模拟非线性极限状态方程失效概率中的样本而获得的，与非线性极限状态方程具有近似相同的设计点。特征比例因子反映了非线性极限状态方程失效概率与线性极限状态方程失效概率的关系。由于线性极限状态方程的失效概率可以由解析法精确求得，而特征比例因子可以由马尔可夫链快速模拟线性与非线性失效域中的样本分布而近似算得，因此所提方法具有较高的精度与效率，并通过算例给予了证实。     

含模糊变量的复杂结构随机有限元分析及其应用

将影响复杂机械结构特性的变量的随机性和模糊性相结合，用概率方法处理模糊变量，求得模糊变量的模糊概率密度，然后对结构进行随机有限元分析。以液压机框架为例对含模糊变量的复杂结构进行随机有限元分析，计算结果更能反映工作过程的实际情况，克服普通有限元分析的局限性，为结构可靠性和优化设计提供更可靠的信息。     

考虑摩擦和柔性的机构运动参数模糊动态可靠性分析

因摩擦和柔性的影响,柔性机构运动参数为高度非线性,极限状态方程具有模糊性。为了进行动态可靠性分析,提出了柔性机构模糊响应的动态可靠性分析方法。在多柔体系统动力学分析的基础上,利用人工神经网络方法计算柔性机构模糊随机动态响应的分布特性。根据可靠性要求,计算出模糊动态可靠度。结合空间站柔性展开机构实例进行分析和计算,取得了很好的结果,为柔性机构可靠性分析提供了一种新方法。     

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。     

冲击载荷作用下板壳结构的可靠性研究

根据振动方程得到了板壳结构在冲击载荷作用下的响应及其数字特征,基于首次超越破坏机制,建立了板壳结构在冲击载荷作用下的极限状态方程,采用泊松分布方法分析了动力可靠性.最后以某舰局部甲板承受随机冲击为工程背景,对其板壳结构进行了振动可靠性分析.     

装载机焊接接头的疲劳强度及焊缝尺寸的影响

装载机的工作装置主要为焊接结构，本文根据某新型国产装载工作装置的实际结构，模拟简化了七种焊接接头，试验研究了这些接头的疲劳强度，给出了不同接头的１０条Ｓ－Ｎ曲线，同时还就焊脚尺寸对不同载荷形式下十字接头及丁字接产砂疲劳强度的影响进行了研究，对不同载荷形式临界焊脚尺寸的大小进行了讨论；并根据试验所得Ｓ－Ｎ曲线及国产装载机动臂的实际载荷谱，对三种机型动臂的疲劳寿命进行了估算，估算结果有力地支持了国产新     

在金属超塑性状态下用工程计算法计算反挤压时变形力

本文采用工程计算法（即主应力法）对金属超塑性状态下反挤压时变形力进行推导,得到其单位平均压力,对锌铝共析合金作了计算,与试验所得值接近。可作为近似地变形力估算来参考采用。     

在超塑性压缩状态下矩形断面条料的变形力计算

本文利用超塑性力学方程式S (ij)=2/3K（ε e）{sup}(m-1)ε (ij)对矩形断面条料在超塑性压缩状态下,采用主应力法与能量方程进行推导,得到变形力计算的理论公式。近拟地估计Zn－22%Al合金在250℃下的单位平均压力P (avc),与经验数值基本接近。     

采煤机含间隙行走机构驱动速度对滚筒随机载荷的影响

为了研究牵引速度对采煤机滚筒工作载荷的影响,建立截割部与牵引部相互耦合的动力学系统模型,并考虑截割阻抗为随机量,服从正态分布,运用数值仿真的方法对其求解,并对结果运用数理统计方法得出采煤机滚筒三向力的均值及标准差;研究结果表明,滚筒三向力的均值和方差随着初始牵引速度的增加呈递增趋势,最后经仿真值与实验测量值对比,验证了模型的准确性。     

最小二乘法在估计概率分布参数中的应用

提出一种估计概率分布参数的最小二乘法，这种方法以概率密度函数和频率间的关系为基础，通过对概率密度函数和频率间的关系进行合理的近似，建立求解未知分布参数的方程组，在求解过程中，将样本容量视为未知量，以简化求解过程。计算机模拟实例表明，这种方法求解出的未知分布参数精度较高，而且对于一些常见的分布函数，这处方法的求解过程十分简单。文中还通过计算机模拟对本文方法和极大似然估计法做了统计分析。     

基于Pareto前沿的单晶Si放电加工工艺参数优化

针对电火花加工复杂、时变、多参数的特点,在单晶硅Si放电成型加工可行性的基础上,对材料去除率和表面粗糙度等工艺目标进行综合评价。采用中心组合设计实验综合考察峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔对P型单晶Si放电成型加工过程中材料去除率以及表面粗糙度的影响程度,通过响应曲面法分别获得材料去除率和表面粗糙度的二次响应模型,方差分析结果表明模型具有很好的拟合程度和适应性。以提高材料去除率和降低表面粗糙度为目标建立工艺参数优化模型,设计遗传算法对优化问题进行求解并得到Pareto最优解集。实验结果表明,料去除率的实验结果与优化预测结果平均相对误差为5.8%,表面粗糙度的实验结果与优化预测结果平均相对误差为5.3%。表明该算法能有效快速的实现P型单晶Si放电成型加工过程的工艺参数优化。     

采煤机端盘截齿载荷特性研究

为研究采煤机端盘截齿的载荷特性,以MG500型采煤机滚筒为研究对象,采用非线性动力学仿真软件LSDYNA建立采煤机螺旋滚筒与被截割煤岩的有限元模型,利用该模型研究了斜切工况下端盘截齿的受力特点和截齿载荷特性随安装参数的变化规律。研究表明:斜切进割过程中,端盘截齿截割阻力和滚筒截割阻力矩随端盘截齿圆周切向安装角的增大而减小,随端盘截齿截距的增大而增大;滚筒截割阻力矩的特征值均随圆周切向安装角的增加其减小的趋势随之减缓,随截距的增大其增加的趋势也随之增强;为使滚筒拥有良好的截割性能,端盘截齿宜选用较大的圆周切向安装角和较小的截距。     

薄壁构件的长度对抗撞性影响的研究

基于显式有限元技术,采用响应面法,以结构的比吸能为优化函数,以提高吸能原件的抗撞性为目的,研究正方形截面金属薄壁构件的长度对抗撞性的影响;经过数值分析,得出正方形截面薄壁构件的比吸能关于构件长度和截面边长的变化规律,这些规律可以用于实际吸能原件的设计,并为进一步研究奠定基础.