机械零部件可靠性设计方法研究

机械零部件可靠性设计旨在设计阶段运用可靠性设计方法,分析各参数对零部件可靠性影响的程度,进而估计或预测其在规定工作条件下的状态或寿命。通过机械零部件可靠性设计可以避免传统设计的保守性和不合理性;同时,能够降低零部件的失效频率,提高产品的工作效率,具有显著的社会效益和经济效益。本文介绍了机械零部件可靠性设计方法的发展,并对目前机械零部件可靠性设计方法进行了分类和评述,指出了其特点、局限性以及适用范围,为机械行业提供了可靠性设计的技术参考。     

基于响应面法的重载机械臂优化设计

对重载机械臂的三种典型工况进行有限元静力学分析,得到最危险工况.在满足强度和刚度的条件下,以伸缩臂轻量化为目标,对其截面尺寸进行优化.根据Box-Behnken试验方法对截面尺寸进行三因素三水平设计参数组合,采用含有交叉项的二次多项式构建响应面函数,利用最小二乘法进行回归,分析各参数与响应面的关系,得到截面最优参数组合...     

基于响应面方法的可靠性灵敏度分析方法

简要叙述应用响应面方法获取极限状态函数(该极限状态函数具有响应面函数的特点)的过程。提出利用这种极限状态函数进行可靠性灵敏度分析的方法,并推导了计算公式。该方法的优点是：① 可用于极限状态函数未知的情况。② 此极限状态函数是形式简单的二次多项式,便于实现方差和偏导计算,使可靠性灵敏度的计算简单易行。③ 该极限状态函数包括一、二次项和交叉项的信息,使可靠性灵敏度的计算精度大大提高。④ 通用、规范,易于实现程序化。最后计算航空发动机附件传动机匣散热的可靠度及各个变量的可靠性灵敏度,为附件传动散热系统的设计提供了理论依据,算例表明了所给出的计算公式的正确和有效性。     

基于响应面法的液压机械臂结构优化

为了减轻液压机械臂的自重,降低动力系统能耗,提高控制响应速度,文中采用基于响应面法的结构优化设计方法对某型机械臂进行轻量化设计研究。首先,选取机械臂板材厚度为待优化参数并使用拉丁超立方法进行试验设计抽样;其次,采用多项式拟合方法建立板材厚度和主臂最大米塞斯应力之间的响应面,代替有限元模型提高计算效率;最后,以主臂米塞斯应力为约束边界,以主臂轻量化为优化目标,采用蒙特卡洛法求解优化问题,得到最佳板材厚度。将优化后的参数输入到有限元模型中,验证优化结果的正确性。优化后,主臂总质量降低28%,达到了轻量化设计的目标。也为类似结构的优化设计,提供了良好工程案例。     

基于响应面法的刚性太阳翼可靠性分析

为保证刚性太阳翼的服役安全性,探明其运动过程中可靠度的变化规律,提出了基于响应面法的可靠性分析流程。首先,对刚性太阳翼的结构组成和工作原理进行剖析,明确了可靠性分析的评价指标;其次,对刚性太阳翼的结构进行仿真分析,并建立了以根部铰链阻力距、板间铰链阻力距、钢丝绳刚度以及时间为输入,帆板展开角度差为输出的响应面模型;最后,推导了刚性太阳翼帆板角度差阈值区间范围,并基于极限状态方程进行了可靠性分析。结果表明：所提方法能够有效地量化刚性太阳翼帆板角度差随时间的波动规律以及运动过程中可靠度随时间的变化规律,可为其进一步优化提供理论参考。     

基于响应面法的起重机结构可靠性灵敏度分析

针对桥式起重机的金属结构可靠度计算方法特点,提出响应面法可靠性分析方法.从起重机金属结构的强度、静刚度进行了可靠性分析,并对灵敏度进行了探讨.将Visual Studio软件与ANSYS有限元软件的APDL语言相结合,开发了通用桥式起重机可靠性分析系统.通过分析工程算例,得到了灵敏度分析中随机参数对结构的影响程度和效果...     

基于响应面法的牵引杆轻量化设计

针对牵引杆的轻量化设计问题,提出了采用响应面法与有限元分析相结合的轻量化设计方法。利用多目标优化算法求解响应面法得到的拟合数学模型,然后利用有限元分析方法进行检验和优化。结果表明,轻量化设计后的牵引杆试验机质量为151.77 kg,最大应力值为336.17 MPa,满足预期目标,证明该轻量化设计方法的有效性。     

基于响应面模型的复合材料轴机械连接可靠性分析

碳纤维复合材料轴由于比强度和比模量高的优点,在船舶推进系统传动功率密度提高上有着重要应用前景.但是复合材料力学性能具有分散性,采用确定性分析难以量化材料随机性对结构强度的影响,因此需要对结构进行可靠性分析.本文通过对结构可靠性理论的研究,建立了基于响应面模型的结构强度可靠度计算方法.基于该计算方法,对某型复合材料轴机械...     

工程机械金属结构疲劳可靠性分析的响应面法

研究了响应面法在分析工程机械金属结构疲劳可靠性时的应用。求解疲劳可靠性时若将结构的材料、几何尺寸、载荷等视为基本随机变量,功能函数不能表达为基本随机变量的显式函数。本文运用商业有限元软件对结构进行计算,由响应面法构造功能函数二次多项式,再结合JC法或改进的一次二阶矩法求解疲劳可靠度。文中对160t铁路救援起重机伸缩臂结构其进行了疲劳可靠度计算。     

产品稳健设计响应面模型法的试验设计

试验设计是产品稳健设计中的基础，对稳健设计中常用的响应面模型法的试验设计方法进行了研究。针对响应面法稳健设计中所采用的仿真试验与物理试验误差性质的不同，采取不同的试验设计方法，其中正交试验设计和拉丁方试验设计的应用克服了以往响应面法稳健设计中不能应用仿真试验的缺点。     

航天机电产品可靠性仿真方法研究

提出一种航天机电产品可靠性仿真方法,以多学科性能仿真模型为基础,结合典型故障模式和失效机理,综合考虑产品的复杂环境和自身特点,研究影响产品性能与可靠性的关键设计参数。通过试验设计方法,关键参数进行取值,形成样本空间;选择一个或几个性能指标作为故障判据,通过样本信息,归纳统计参数分布类型;结合抽样算法开展迭代计算,构建航天机电产品的结构、控制和电路可靠性模型。选取典型产品案例,完成工程应用验证。     

基于响应面法的升降机滚筒线支架轻量化设计

为了降低重量,减少成本,提高市场竞争力,基于响应面法对某型具有弯曲导轨的连续式升降机进料滚筒线支架进行了轻量化设计。采用中心复合试验设计方法进行样本点的采集,利用有限元数值模拟技术获取样本点的响应值。根据所得数据,构建了支架质量和最大等效应力的二阶多项式响应面模型,并进行了精度检验,验证了所构建响应面模型的精确性。以支架质量为目标,强度为约束,基于所构建的响应面模型,建立了支架轻量化设计数学模型,采用序列二次规划算法进行求解,并对优化结果进行了仿真验证。结果表明,优化后的支架强度满足要求,质量减少了11.7kg,减重率达42.5%,轻量化效果显著。     

基于二阶响应面法的车辆转向机构稳健设计

综合考虑转向机构存在的不确定性运动误差,运用正交试验方法对某型车整体式转向机构进行了设计研究。以转向梯形臂长度、转向梯形底角为设计变量,以主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾角和前轮前束为噪声因素,建立了基于二阶响应面的转向机构模型,并应用该模型对其进行了优化设计。通过与传统方法的结果对比,验证了本方法的先进性和有效性,为汽车转向机构的设计提供了新的方法。     

基于二阶响应面法的车辆转向机构稳健设计

综合考虑转向机构存在的不确定性运动误差,运用正交试验方法对某型车整体式转向机构进行了设计研究。以转向梯形臂长度、转向梯形底角为设计变量,以主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾角和前轮前束为噪声因素,建立了基于二阶响应面的转向机构模型,并应用该模型对其进行了优化设计。通过与传统方法的结果对比,验证了本方法的先进性和有效性,为汽车转向机构的设计提供了新的方法。     

基于响应面法的L型弯管概率可靠性及灵敏度研究

采用APDL语言对L型弯管进行参数化建模,将有限元法、响应面法和Monte-Carlo模拟法结合起来,通过有限元循环计算得到拟合响应面函数的样本,用含有交叉项的二次多项式对样本进行回归分析,得到响应变量(最大等效应力)和随机输入变量间的函数关系式,用此表达式来代替真实的响应面模型。通过输出响应变量的累计分布函数等相关数据,对L型弯管进行可靠性分析,通过对L型弯管进行灵敏度分析得出了对响应变量影响比较大的随机输入变量。     

面向可靠性设计优化的响应面偏差修正方法

在基于仿真的汽车设计中,针对响应面模型普遍存在的精度不高的问题,研究了基于贝叶斯推断的模型外推预测方法,提出了模型不确定性下基于偏差修正的模型外推及可靠性设计优化方法,并通过一个汽车轻量化设计实例验证了所提方法的有效性。     

基于响应面法的炮口制退器优化研究

为研究炮口制退器综合性能,建立某型火炮带炮口制退器的炮口流场动力学模型,考虑梯形上底边长、扩张半角、梯形的倾斜角和制退器喷口内侧长等结构因素,以制退器效率和炮手位置的冲击波峰值表征炮口制退器综合性能,进行验证、仿真和分析.并且基于正交设计法建立输入输出样本对,利用响应面法,得到设计参数与性能指标之间的非线性映射关系,构建炮口制退器综合性能目标函数,从而可以为炮口制退器综合性能的优化提供一定依据.     

一种结构可靠性分析的加权线性响应面法

响应面法用于对极限状态函数不能明确表达的复杂结构进行可靠性分析,是一种常用方法。在传统线性响应面法的基础上,介绍了一种加权线性响应面法,即通过赋予样本点合理的权数来选取质量好的样本点,剔除劣质样本点,从而提高拟合精度。同时给出了加权线性响应面法的计算步骤和流程图,最后通过算例验证了加权线性响应面法在拟合精度和插值系数变动对结果的影响方面要优于传统的线性响应面法。     

结构可靠性分析的响应面方法比较研究

针对隐性功能函数下结构可靠性分析问题,将有限元数值分析(FEM)、响应面方法(RSM)和蒙特卡洛随机模拟(MCS)相结合,实现了隐性功能函数下结构可靠度的计算,其中响应面方法包括多项式响应面法(MRSM)和神经网络响应面法(ANN).以简支梁为例,阐明了该方法的具体实现过程,并以直接MonteCarlo模拟法计算结果作为相对精确解,对不同响应面法支持下的FEM-MRSM-MCS和FEM-ANN-MCS的计算结果进行了对比分析,得出两种响应面法均可满足工程要求,但在泛化能力和精度方面,神经网络响应面均优于多项式响应面,且神经网络响应面可以一次实现从多维空间向另一多维空间的映射,为多失效模式下隐性功能函数下复杂结构的可靠性分析提供了新的思路.