嵌入式计算机系统软件的可靠性和鲁棒性

本文就实时应用领域中小规模嵌入式计算机系统软件可靠性和鲁棒性进行了分析。介绍了软件容错的概念。指出对于意外事件,对软件的鲁棒性考虑更为重要。最后介绍一个实例。     

关于机械可靠性设计的原理分析

合格的产品必须经过严格的设计、生产和筛选才能进入市场,只有产品可靠,才能在市场的竞争中脱颖而出。而与电子产品的可靠性能不同,机械产品的可靠性在我国现阶段下依然不够成熟。对机械进行可靠性研究已经逐渐成为了全世界相关专家、学者不断探寻的重要问题。本文就针对如何提高机械产品的可靠性进行研究,介绍了世界其它国家的机械可靠性,分析其特点,并将其与我国的机械可靠性相对比,找出我国在设计上存在的一些缺陷和不足予以改进,从而推动我国机械可靠性设计的新发展。     

分层优化机制引导的视觉机械臂联合模型优化

针对视觉机械臂系统整体精度不高、不易部署、校准成本高的问题,提出了具有分层优化机制的自适应多精英引导的复合差分进化算法(AMECoDEs-LO)。首先,对机械臂运动学模型和手眼标定外参模型进行系统集成;然后,以AMECoDEs算法为基础对种群中阶段性数据进行主成分分析,按照当前代各维度向量支配度的不同,划分参数优化的优先级,以参数降维优化的思想实现了对种群收敛精度和速度的隐式引导,在仿真和真实环境下与现有的一流演化算法进行了对比验证;最后针对视觉传感器对环境噪声敏感问题,加入不同强度的高斯白噪声验证系统的鲁棒性。实验结果表明,该算法精度高、收敛速度快、鲁棒性好且不需要额外的校准仪器,可用于视觉机械臂的快速部署。     

机械零部件可靠性设计之概率设计法

介绍了机械产品及机械零件可靠性设计的特点、为提高机械产品的固有可靠性列出了机械零部件的可靠性设计方法。     

提高闭环控制系统的可靠性：重构,冗余,鲁棒性问题综述

本文将控制系统的容错方式分为三类:重构、冗余,鲁棒性。文中分别介绍了每一类容错方式的基本原理和一些研究情况。     

考虑灵敏度区域的多目标鲁棒性优化算法

随机变量导致工程问题具有不确定性.设计者希望设计方案不仅能满足目标性能最优,而且希望目标性能受不确定性的影响在可接受范围之内.对此,本文提出了考虑灵敏度区域的多目标鲁棒性优化方法(multi-objective robust optimization based on sensitivity region,SR–MORO).SR–MORO可以用来解决设计变量存在不确定性时目标鲁棒性优化设计问题.该方法假定不确定性变量属于区间变量,并不需要知道随机变量的概率分布.SR–MORO采用非梯度优化方法,所以,它可以解决目标函数和约束条件不连续的情况.当参数变化幅度大,超过目标函数线性变化范围,该方法也同样适用.最后,通过实例验证了本方法的适用性.     

工业过程稳态优化控制算法的鲁棒性分析

本文旨在讨论稳态优化算法最优性的鲁棒性问题。为此，对稳态优化控制算法进行了统一数学描述，利用集合间的Ｈａｕｓｄｏｒｆｆ半距离和Ｄｉｎｉ导数，引入了标志算法抗干扰性能强弱的灵敏度指标。在此基础上研究了线性模型且具有二次性能指标控制问题ＩＳＯＰＥ（系统优化与参数估计相结合）算法的鲁棒性。     

集成协同优化策略与性能测量法的多学科可靠性设计优化

为了充分考虑不确定性因素对产品性能的影响,基于分解思想,对传统的三层嵌套循环的多学科可靠性设计优化过程进行解耦,变型为一种顺序执行的单层递归循环过程,提出集成协同优化策略和性能测量法的多学科可靠性设计优化方法.首先采用协同优化策略建立确定性多学科设计优化模型并选用遗传算法进行系统层级优化;然后在协同优化框架下应用性能测量法搜索最可能失效点,进行多学科可靠性分析;最后针对不满足可靠性设计要求的概率约束,采用移动策略及可靠性分析结果重构确定性多学科设计优化模型,直至收敛.数值算例和减速器实例结果表明,文中方法有效,具有实际工程意义.     

Efficient reliability-based design optimization using a hybrid space with application to finite element analysis

The design of high technology structures aims to define the best compromise between cost and safety. The Reliability-Based Design Optimization (RBDO) allows us to design structures which satisfy economical and safety requirements. However, in practical applications, the coupling between the mechanical modelling, the reliability analyses and the optimization methods leads to very high computational time and weak convergence stability. Traditionally, the solution of the RBDO model is achieved by alternating reliability and optimization iterations. This approach leads to low numerical efficiency, which is disadvantageous for engineering applications on real structures. In order to avoid this difficulty, we propose herein a very efficient method based on the simultaneous solution of the reliability and optimization problems. The procedure leads to parallel convergence for both problems in a Hybrid Design Space (HDS). The efficiency of the proposed methodology is demonstrated on the design of a steel hook, where the RBDO is combined with Finite Element Analysis (FEA).     

钢板与铝合金板胶接接头力学性能的有限元分析

针对汽车车身中应用日益广泛的钢板与铝合金板胶接结构,通过三维弹塑性有限元模型,分析其在承受拉剪载荷时接头内的应力分布,以及铝合金板厚度和胶层厚度对应力分布的影响.结果表明:当板料厚度相同时,铝合金板侧的胶层应力大于钢板侧的胶层应力;在一定范围内增加铝合金板厚度,能够有效减小接头两侧胶层中的应力差,防止一侧应力过高造成提早断裂;胶层厚度在一定范围内有利于减少接头处的应力集中.     

支架结构对其力学性能影响的有限元分析

镁合金支架作为未来介入治疗的理想支架越来越受到关注.镁合金具有可降解性和良好的生物相容性优点,但弹性模量和抗拉强度比较低,为获得良好的支架性能,需要重新设计支架结构.利用参数化方法和有限元分析研究支架结构参数对支架力学性能的影响.结果表明径向强度对支架结构的敏感性最高.     

施工质量对焊接球节点网架结构可靠性影响的有限元分析

针对焊接球节点网架结构施工中存在的缺陷,提出用刚度退化法仿真施工质量对焊接球节点网架结构可靠性的影响.对网架节点部位采用弹性模量退化法仿真施工过程中存在的质量缺陷,并在考虑施工质量缺陷的基础上,基于蒙特卡罗法运用APDL(ANSYS Parametric Design Language)编制命令流.以结构竖向最大位移作为工程可靠性能的主要指标,对某网架进行可靠性数值分析.计算结果证明施工工艺质量对结构可靠性有较大影响.该方法能帮助工程设计部门在复杂网架的可靠性计算方面考虑施工工艺质量的影响.     

动态海缆机械性能有限元分析

为探究动态海缆在剧烈交变环境载荷下的疲劳寿命,基于环境载荷响应,开展动态海缆系统的整体分析。基于有限元方法,研究海水中悬浮的动态海缆在服役过程中承受的极端载荷,分析破断力和侧压力工况,提取关键部位的应力、应变分布并进行校核。研究结果可为动态海缆材料选型、结构优化以及疲劳分析和测试提供理论依据。     

HEMT微加速度计的结构优化设计

为满足HEMT微加速度计的高结构灵敏度和输出灵敏度的要求,对微加速度计的弹性结构进行了优化设计,得到一种全新的微加速度计折梁结构.利用ANSYS有限元分析软件对加速度计原结构和新结构进行仿真,通过计算和分析比较,结果表明:优化后加速度计结构合理,满足设计目标,新结构的结构灵敏度提高了1个数量级,输出灵敏度比之前增大了3倍.     

导弹天线罩参数化有限元建模和热可靠性分析

基于Pro/ENGINEER,Patran和MSC Nastran,以坚晶石导弹天线罩为研究对象,结合参数化有限元建模方法,将天线罩结构尺寸、材料性能和热流输入等作为随机因素,使用蒙特卡罗数字模拟法对其进行热可靠性分析,详述参数化建模和可靠性分析的流程,得到天线罩热应力的概率分布、随机因素与热应力的变化关系以及天线罩热可靠度等可靠性分析数据.结果显示,本文的天线罩热可靠度为99.93%.本研究证实对导弹天线罩进行参数化有限元建模和可靠性分析的可行性.     

全柔性铰链平面并联微动机器人的有限元分析

介绍了并联机器人的特点及其应用,对全柔性铰链平面并联机器人建立了刚性模型,并采用闭环线型原理建立理论运动学线性模型（Jacobian矩阵）,用ANSYS软件对其进行有限元分析,得到有限元运动学模型（Jacobian矩阵值）,讨论两者关系,发现有限元模型比理论模型要精确.     

Reliability-based topology optimization

The objective of this work is to integrate reliability analysis into topology optimization problems. The new model, in which we introduce reliability constraints into a deterministic topology optimization formulation, is called Reliability-Based Topology Optimization (RBTO). Several applications show the importance of this integration. The application of the RBTO model gives a different topology relative to deterministic topology optimization. We also find that the RBTO model yields structures that are more reliable than those produced by deterministic topology optimization (for the same weight).     

某型横向橡胶止挡结构优化设计

采用多学科优化平台Isight和参数高阶网格变形软件Sculptor对某型横向橡胶止挡进行结构形状优化设计.通过Sculptor进行参数化建模,通过Isight多目标优化算法NSGA-II获得合理的形状参数.采用Abaqus进行有限元计算,结果表明改进后的止挡垂向静刚度满足设计要求,结构设计合理.