结构可靠性分析的概率和非概率混合模型

在结构可靠性分析中需要合理地定量处理影响结构性能的诸多不确定性。不确定性的模拟既可以是概率的，也可以是非概率的。文中简要介绍结构可靠性分析的概率方法和基于区间模型的非概率可靠性方法。提出结构可靠性分析的概率和非概率混合模型。通过两级功能方程的逐次建立及可靠性分析，给出结构可靠的概率度量。实例分析说明在结构可靠性分析中，应根据不确定性的产生机理及所掌握的数据信息合理地选取分析模型。     

区间模型结构非概率可靠性度量研究

在掌握的不确定信息较少时,可运用非概率可靠性分析方法进行结构可靠性分析.对基于区间模型的非概率可靠性分析方法进行对比分析,探讨非概率可靠性指标、非概率集合可靠度和非概率安全可能度等非概率可靠性度量之间的关系,研究非概率集合可靠度的性质和计算方法.在结构应力—强度发生干涉时,建议采用非概率集合可靠度进行可靠性分析,并给出几种常见的应力—强度组合时非概率集合可靠度的计算方法.最后通过算例验证分析结论.     

基于区间分析的非概率可靠性分析方法

如果已知的不确定信息较少,难以得到参量的概率模型,可以考虑尝试采用非概率可靠性分析方法。首先将参量表述为区间变量的形式,通过安全域的面积与基本区间变量总面积的比值来衡量结构的可靠度。给出了不同应力强度组合关系下的非概率失效面面积的计算方法,对比分析了应力、强度分别服从均匀分布和正态分布情况下,概率可靠度和非概率可靠度之间的关系,最后通过典型算例验证该分析方法。     

基于椭球模型的机构非精确概率可靠性分析方法

航天机构可靠性分析中经常遇到不确定参数样本数较少的问题。在此情形下样本数据的边界往往小于参数的边界,以此建立区间或椭球凸集模型,并采用均匀分布简单量化凸集变量进行非概率可靠性分析的传统方法与结果值得怀疑。针对非概率可靠性方法的不足,提出一种基于椭球模型的非精确概率可靠性分析方法。建立一种基于样本特征的椭球模型高维构建方法。将椭球模型标准化为圆球模型,采用无差别减小原则进行不确定性量化,推导出标准空间中变量在圆球域内的联合概率密度函数。采用基于椭球模型的重要抽样法进行非精确概率可靠度求解。通过算例和工程实例验证了方法的准确性和可行性。新方法较好地实现了可靠度分析中稳健性与精度的兼顾,可作为概率可靠性方法的一种有益补充。     

基于凸集的结构非概率可靠性度量研究

结构非概率可靠性分析中,结构的可靠性是通过非概率可靠性指标度量的.文中研究结构非概率可靠性的度量方法,对比分析基于区间的非概率可靠性模型和基于凸集合模型的非概率可靠性模型两种情况下的非概率可靠性指标,证明它们之间存在着确定的函数关系,揭示两种指标之间的差异是由不确定因子所决定的本质,并对其进行定性解释.同时得到一些有用的结论.     

非概率可靠性优化方法在机翼结构优化中的应用

在非概率区间体积比可靠性模型的基础上,提出了一种基于模糊—区间分析的非概率可靠性优化方法。这一方法将可靠性优化与近似模型技术相结合,采用拉丁超立方试验设计,构建二次响应面,获得非概率可靠性优化近似模型,并采用改进的模拟退火算法,求解非概率可靠性优化近似模型的全局最优解。介绍了非概率可靠性优化方法在机翼结构优化中的应用,并分析了优化结果。     

传动轴概率-非概率混合可靠性分析

实际传动轴可靠性分析中,一部分变量由于样本数量多可以用概率密度函数描述,一部分变量只知道其变化区间。针对这种情况,提出传动轴概率-非概率混合可靠性分析模型,该模型能同时考虑了传动轴的概率和非概率两种不确定因素的影响以及传动轴刚度失效和强度失效两个方面。通过1阶Taylor展开和区间扩张,求出传动轴可靠度的上界与下界。通过和传统概率可靠性分析相对比较,算例验证了该方法的正确性和有效性。     

叶片振动的非概率可靠性研究

在分析影响叶片振动可靠性的不确定性因素的基础上,用非概率的凸集模型表述叶片振动参数的不确定性和共振频率区域的不确定性,将叶片振动的不确定性参数表述为区间变量,定义了叶片振动的非概率可靠性,建立了叶片振动非概率可靠性评估体系、方法及模型,并将其应用于航空发动机压气机、涡轮叶片的振动可靠性计算。研究结果表明,应用非概率可靠性评估叶片振动可靠性是合理可行的,且所需数据较少,特别适用于航空发动机等可靠性数据较少的贵重部件。     

考虑可靠性鲁棒的结构非概率优化设计方法研究

传统基于概率模型可靠性设计优化(Reliability-based design optimization, RBDO)通过制定结构性能的概率约束,使得设计结果符合可靠性要求。然而,在参数信息缺乏时,准确的参数概率密度函数难以获取,且在不确定性因素影响下可靠性的稳健性并未被考虑。在参数信息缺乏的情况下,本文中利用非概率凸模型去有效地度量参数的不确定性。根据非概率可靠性分析理论,将极限状态函数进行泰勒展开,利用非概率可靠性指标的灵敏度分析,建立非概率可靠性的鲁棒性指标。将非概率可靠性设计优化与非概率鲁棒性设计集成到统一的设计模型中,结合SORA(Sequential optimization and reliability assessment)方法和微型多目标遗传算法进行求解。最后,通过两个工程算例分析结果,表明所提优化模型的可行性。     

关于不确定结构非概率可靠性计算的研究

将结构的不确定参数描述为区间变量,基于非概率可靠性模型研究结构可靠性的两种计算方法.一种方法是先优化得到结构功能函数的最大和最小值,再计算功能函数均值和离差的比值;另一种是将功能函数标准化,并构造一种有约束优化模型,最优解分量的绝对值即非概率可靠性指标.算例表明,两种算法对于任意功能函数都是可行的;对于线性功能函数,两者等效;对于非线性功能函数,两者略有差异.计算的差异来源于两种非概率可靠性定义的不同.     

非概率可靠性在浮空器中的应用

浮空器属航空产品,其设计的可靠性直接影响产品的安全性.目前,浮空器产品大多是非批量生产,缺乏大样本数据,可靠性评估可利用区间非概率可靠性理论进行描述.文中论述了非概率可靠性基本理论,通过建立浮空器产品囊体结构失稳数学模型推导了囊体结构区间非概率可靠性指标的计算公式,然后以典型囊体结构件为算例,结合实验给出了囊体结构非概率可靠性指标数据曲线,对比了数值模拟和实验测算结果,得出理论值相对实测值偏保守的结论.非概率可靠性方法可反映结构在不同载荷状态下的可靠程度,对工程应用具有一定的指导作用.     

可维修结构的可靠性分析

以可靠性为中心的飞机结构设计思想越来越受到人们的重视，本文基于概率断裂力学方法，给出了一种可维修结构的可靠性分析模型，该模型充分考虑了结构的维修／替换及疲劳裂纹随机扩展等分散性因素。     

串联机械系统可靠性优化设计的目标协调法

根据大系统理论的分解协调原理,提出了串联机械系统可靠性优化设计的目标协调法。该方法将串联机械系统可靠性优化设计整体模型的求解,转化为对各组成单元体可靠性优化设计模型的迭代求解,从而降低了优化模型的维数,给解决问题带来了方便。最后给出了简单算例以证明算法的有效性。     

非概率可靠性指标的存在性研究及其半解析解法

针对具有非线性功能函数的广义结构系统的基于区间分析的非概率可靠性指标难以求取的问题,证明了可靠性指标只可能存在于标准化区间变量张成的凸域及其扩展空间中和通过原点及凸域顶点的有限条超射线与失效面的某个交点处,从而使放弃计算量大的数值迭代搜寻法成为可能。提出了通过求解有限个一元方程确定可靠性指标的半解析方法,该方法准确高效,适用于所有类型的功能函数。     

机电系统的概率行为树建模及可靠性评价

直接利用模型检测工具提供的形式化语言对系统进行形式化建模直观性较差、建模难度大,因此利用概率行为树对机电系统进行形式化建模,并通过概率模型检测对机电系统进行可靠性评价。对机电系统功能执行过程中功能载体的状态及其变迁进行了研究。基于概率行为树的语义和句法,提出了机电系统状态变迁过程的概率行为树建模方法,开发了建模支持工具。利用该建模工具可实现机电系统的概率行为树建模并能将其转换为基于PRISM语言的形式化模型。基于机电系统的潜在故障,用连续随机逻辑对机电系统可靠性评价指标进行形式化规约。基于概率行为树模型和可靠性评价指标的形式化规约,利用模型检测工具PRISM实现了对机电系统的可靠性评价。该方法比直接使用形式化语言建模更直观、易于理解和掌握。     

基于概率模型检测的机电系统动态可靠性评价

为克服传统动态可靠性分析方法的不足,提出基于概率模型检测的机电系统动态可靠性评价方法。介绍了概率模型检测的概念及概率模型检测工具PRISM。用形式化建模语言描述系统单元的状态变迁过程,建立了机电系统的形式化模型。利用连续随机逻辑对机电系统可靠性评价指标进行形式化描述,建立了可靠性指标的规约表达式,借助概率模型检测工具自动解算可靠性指标,实现了基于概率模型检测的机电系统动态可靠性评价。所提方法建模过程简单,能有效提高机电系统动态可靠性分析的效率。     

数控刀具可靠度的改善对策

通过分析数控加工刀具的特点,提出刀具可靠度的概念和性质以及数控刀具的可靠度模型。介绍数控刀具可靠度改善对策,以提高生产效率及延长刀具使用寿命。     

钳式盘形制动器的多目标可靠性优化设计

在基本随机变量的概率特性已知的情况下，采用随机摄动技术和Hooke—Jeeves直接搜索优化方法对钳式盘形制动器进行多目标可靠性优化设计，并通过计算机程序直接实现，迅速准确地得到了钳式盘形制动器的可靠性优化设计信息。     

结构动力学问题的可靠性分析

以提高复杂动态结构可靠性分析精度为主要目的，将概率分析方法与结构动力学研究相结合，应用三参数可靠性分析模型，运用摄动原理、概率有限元法和二次三阶矩法推导出概率结构特征值、动位移、动应力的数字特征及概率分布的计算表达式。在此基础上，以结构的材料性能参数为随机变量，计算了在动载荷状态下的圆盘的可靠度，并与Monte-Carlo法的计算结果进行了对比．结果表明所提出方法更加有效、简捷．     

构件结构可靠度对随机变量的灵敏度分析

本文从计算构件结构可靠度的几何法出发,给出了构件可靠度对随机变量的数学特征及对极限状态方程参数灵敏度的计算方法,并通过算例说明了对同一构件,在采用不同的权限状态方程时,虽然其可靠度指标相同,但可靠度指标对随机变量的灵敏度却有较大的变异性.