基于ANSYS的双井抽油机机架结构可靠性分析

运用有限元软件ANSYS的APDL建立了双井抽油机机架结构有限元模型,利用其提供的蒙特卡罗法和响应面法对双井抽油机机架结构进行整体可靠性分析,结果表明机架结构合理可靠。从计算结果可得基于响应面的蒙特卡罗法的计算精度和计算效率都要优于传统的蒙特卡罗法,为今后利用现代方法设计抽油机机架起到了一个很好的引导作用。     

常用疲劳可靠性分析方法概述

根据对近年来常用疲劳可靠性分析方法的研究,介绍了目前使用频次较高的疲劳可靠性分析方法。对应力-强度干涉法、蒙特卡罗模拟法以及一次二阶矩法中的中心点法、改进一次二阶矩法、验算点法进行了概要的描述和分析。并根据各分析方法的特点,提出将蒙特卡罗模拟法和应力-强度干涉法联合使用的方法,这将会大大缩短蒙特卡罗模法的计算时间。     

浮式起重机结构联合失效可靠性分析的混合模拟法

提出了一种将蒙特卡罗模拟法与响应面法相结合的混合模拟法,并考虑结构体系在强度、刚度和稳定性联合失效模式下进行可靠性分析.以巨型海上浮式起重机结构体系为例,计算得到其结构体系在静力作用状态下的联合失效概率和可靠性指标,证明了文中所述方法的可靠性和高效性.     

不同胶接参数对CFRP层合板单搭胶接结构强度的影响及优化设计

对于碳纤维增强基复合材料(Carbon fibre-reinforced polymer,CFRP)层合板单搭胶接结构的优化问题,首先利用连续损伤力学模型、三维Hashin准则和内聚力模型研究不同胶接参数对CFRP层压板单搭胶接结构力学性能的影响,其次采用拉丁超立方试验设计方法和响应面法构建了拉伸强度代理模型,最后基于遗传算法和代理模型进行联合优化.结果 表明,仿真与试验吻合较好,数值结果与试验结果的误差均低于10％,验证了有限元模型的精确性.随着搭接长度的增大,拉伸强度和层合板层间分层损伤程度逐渐增大,剪切强度和胶层自身剪切失效程度逐渐减小;胶接结构的力学性能及失效形式随着铺层方式的不同而改变.最佳铺层顺序、胶接长度、胶层厚度和搭接宽度分别为[03/903]2s、20 mm、0.0607 mm和10 mm.与常规单搭胶接结构相比,拉伸强度和剪切强度分别提高了25.92％和25.88％.采用遗传算法对CFRP层合板单搭胶接结构进行优化,对提高单搭接接头的力学性能具有重要意义.     

动车组电机吊架多目标可靠性优化设计

为提高高速动车组电机吊架的承载能力,考虑几何参数的随机性,将响应面法和多目标遗传算法相结合对其进行可靠性优化设计.首先,对电机吊架进行静强度和位移灵敏度分析,找出设计变量;其次,对设计变量进行中心组合试验设计,根据试验设计点来拟合静强度和位移的多项式响应面模型;然后,将几何参数的随机性转化为可靠度,运用最小二乘法拟合可靠度函数方程作为约束条件;最后,运用多目标遗传算法对电机吊架进行可靠性优化设计.研究结果表明:响应面法与结构可靠性优化方法相结合,可以简化求解过程,提高优化结果的可靠度.     

考虑参数不确定性的转向架构架结构强度分析

考虑工程实际中设计参数的不确定性,基于D-最优试验设计和可靠性理论对转向架构架进行结构强度分析。根据UIC 510-3-1994标准对构架进行结构强度分析,确定受力较大部位的设计参数。运用APDL语言建立构架的参数化模型,并对设计参数进行D-最优试验设计,进而计算构架的结构强度。利用最小二乘法对试验数据进行拟合,建立多项式响应面函数,并对其进行方差分析,检验响应面的精度。基于高精度响应面函数,采用Monte-Carlo拉丁超立方抽样方法对构架进行结构强度的可靠性分析。研究结果表明：设计参数的变化对结构强度的影响较大,且各设计参数的交互作用较小。转向架构架的结构可靠度为0.984 3,表明了不确定参数对构架结构强度和安全性的影响程度。基于D-最优试验设计的响应面法工作效率高,可为其他复杂结构的不确定性分析提供参考。     

飞机翼梁结构强度可靠性灵敏度分析

将翼梁结构中的所有结构尺寸、载荷大小、材料参数都当作结构设计时确定的具体值,对飞机翼梁结构进行强度分析,由强度分析可知,翼梁上的应力分布以及最大应力位置,可校核翼梁结构是否满足强度设计要求;考虑翼梁上下缘条、腹板1～5、翼肋1～5等厚度尺寸,由于加工、设计公差等造成实际翼梁结构尺寸的分散性,将这12个厚度参数作为正态分布的基本变量,对翼梁结构强度进行可靠性分析,并对基本变量分布参数的灵敏度进行分析;采用不含交叉项的二次响应面法对翼梁结构的强度可靠度进行分析,得到基本变量均为正态分布时翼梁结构强度的可靠度;并对基本变量参数影响结构可靠度的灵敏度进行分析,发现影响翼梁可靠度的主要因素是:腹板1、腹板5和下缘条的厚度分布参数.     

含不确定参数的盘式制动器稳定性分析

针对汽车盘式制动器的制动降噪问题,结合响应面法、复特征值分析法与可靠性分析方法,提出一种含随机模糊混合不确定参数的盘式制动器稳定性分析方法。该方法针对含随机和模糊参数的盘式制动器,建立其不稳定阶次模态的复特征值阻尼比响应面模型,实现模型参数化;基于可靠性分析原理,建立制动器稳定可靠性的功能函数,通过混合参数可靠度计算方法对制动器进行稳定可靠性分析,并用Morris方法对参数化模型的不确定参数进行全局灵敏度分析。用该方法对某型轿车的盘式制动器进行研究,分析得到该制动器系统的稳定可靠度与不确定参数的灵敏度;在稳定可靠度不理想的情况下,根据灵敏度分析结果,通过降低支撑背板密度和增加支撑背板厚度提高盘式制动器系统的稳定性。     

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。     

基于响应面法和蒙特卡罗法的齿轮热弹耦合接触特性研究

首先运用摩擦学、传热学和有限元法研究了齿轮的本体温度场,然后利用间接耦合法对齿轮进行了结构分析,以齿轮材料的线膨胀系数、油温、主动轮转速、主动轮功率及齿面许用接触应力为随机变量,基于响应面法得到了齿面接触强度的极限状态函数,并通过蒙特卡罗法得到了各随机变量对该极限状态函数的概率敏感性。结果表明,响应面-蒙特卡罗法有效简化了复杂结构的可靠性灵敏度分析。