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。     

一种考虑失效准则模糊性的时变可靠度分析方法

针对工程结构失效准则不确定性的时变可靠度问题,构造了一种考虑失效准则模糊性的时变可靠度分析方法,可处理模糊失效准则下抗力和荷载随时间变化的可靠性计算问题。该方法首先将模糊失效准则下的时变功能函数随机过程进行离散,然后应用模糊集基本理论,引入新的随机变量,得到不同时间段的等效功能函数,最终将模糊失效准则下的时变可靠性问题转化为常规的可靠性问题,通过一次二阶矩方法求解获得时变可靠度和失效概率。最后以某机械零件和齿轮传动为例,分别得出模糊失效准则下的时变可靠度曲线和失效概率曲线,验证了该方法的有效性。     

结构可靠性指标统计不确定性的评价方法

研究结构可靠性指标β的统计不确定性问题。用一次二阶矩法求解可靠性指标时需要利用随机变量的数字特征，而在工程实际中用统计方法得到的这些值往往具有不确定性，不可能给出精确的数据。文中主要研究随机变量均值的统计不确定性对可靠性指标的影响，并根据β的几何意义提出一种借助于原变量空间的失效界面与均值的可信域来求解考虑统计不确定性后的可靠性指标的上界与下界的方法。     

内燃机活塞点阵结构可靠性拓扑优化设计

针对内燃机活塞轻量化设计问题,提出一种基于可靠性拓扑优化的活塞点阵结构设计方法,分解为可靠性分析和确定性拓扑优化两部分分别进行求解。考虑以最小化质量为目标函数、最大应力为约束条件,建立活塞点阵结构可靠性拓扑优化数学模型。根据一次二阶矩方法将失效概率约束转变为可靠性指标约束,进而将随机变量转化为标准正态变量,根据随机变量相对于性能指标的敏度信息,进行随机变量修正并进行确定性拓扑优化设计。最后,以某型发动机活塞为例,进行确定性点阵设计与可靠性点阵设计对比研究。结果表明,相较于确定性设计,可靠性活塞点阵模型在考虑随机变量的影响下,性能更加可靠;且其质量相较于原活塞模型降低11.8%,满足活塞轻量化的设计需求。     

基于能量释放率准则的齿轮断裂可靠性分析

基于能量释放率准则,提出了含裂纹齿轮断裂可靠性分析模型。首先,从能量角度出发,推导了含裂纹齿轮能量释放率的表达式,然后将影响齿轮断裂的材料参数、裂纹尺寸、载荷等视为随机变量,以能量释放率为准则,建立含裂纹结构失效的功能函数,并通过一次二阶矩法和随机有限元法求解出可靠度。算例表明,本方法有较高的精度和计算效率。     

随机载荷作用下结构低周疲劳可靠性研究

将影响结构低周疲劳寿命的不确定因素视为随机变量,基于可靠性分析理论,从概率论和数理统计的角度出发对随机载荷作用下的结构低周疲劳进行了可靠性分析.利用Neuber法得到低周疲劳结构的随机应力和应变响应.将随机载荷作用下的结构低周疲劳表示为材料参数、结构尺寸、载荷等随机变量的函数,并推导出了功能函数对随机变量偏导的表达式.算例显示了该方法的有效性和适用性.     

结构系统动力可靠性分析

基于随机有限元方法，在振型叠加法计算结构系统动力响应的过程中，通过求偏导数运算得到结构响应对原始随机变量的概率统计量，提出建立在一次二阶矩理论基础上的结构系统动力可靠性分析方法。作为一个算例，对一塔式起重机结构进行动力可靠度计算。     

运动机构强度可靠性优化设计

研究的目的是建立一种运动机构强度可靠性优化设计方法.在用基本杆组法进行机构运动分析和动力分析的基础上,分别以构件材料强度、密度、截面尺寸为随机变量,机构质量为目标函数,可靠性指标为约束函数,构件截面尺寸为设计变量,将传统优化设计与可靠性分析相结合,建立基于基本杆组法运动机构强度可靠性优化设计的均值模型.以曲柄滑块机构为例,用一次二阶矩法进行实例仿真,得到设计变量的最优解.     

随机载荷作用下轴对称结构模糊可靠度计算方法

利用摄动随机有限元法,推导在载荷随机情况下轴对称结构的位移的均值和方差的计算公式,进而计算出单元应力的均值和方差。在强度为随机变量的情况下,把结构从安全状态到失效状态的过渡性考虑成一模糊事件,采用线性隶属函数,计算了轴对称结构的模糊可靠度。计算结果表明,把载荷处理为随机载荷,把失效事件处理为模糊事件,更符合实际情况,为结构可靠性优化设计提供更可靠的信息。     

柔顺机构的疲劳可靠性优化设计

基于伪刚体模型，以可靠度最大为目标，综合概率、疲劳和优化等学科的知识，给出了一种对柔顺机构进行优化设计的方法。建立了基于可靠性的随机变量优化问题的一般模型，分析了将概率约束条件转化为确定形式约束条件的方法；考虑柔顺元件的变形特性，计算了其随机疲劳强度、最大应力，分析了典型的约束形式；通过算例验证了该方法的正确性，结果表明，柔顺元件的可靠性对尺寸或材料特性等方面的变化比较敏感。     

关键几何尺寸对转子叶片疲劳可靠性的影响

基于改进的一次二阶矩法,利用线弹性随机有限元分析和局部应力应变法,考虑几何尺寸随机性进行转子叶片结构疲劳寿命可靠性的数值分析.根据榫头喉部关键尺寸的随机特性确定应力的统计特性,然后采用一种等概率方法,通过确定性数值计算得到叶片寿命的概率密度、均值和变异系数,讨论榫头喉部几何尺寸的随机性对危险点寿命可靠度的影响.     

随机有限元法中的常用算法的数值分析与比较

本文针对随机有限元中的常用算法，从计算效率、计算精度及编程等方面，通过同一例题进行了具体的比较，并进一步分析了每种算法的应用条件及应用范围。同时对ＴＳＦＥＭ及一次二阶矩法通过一个计算结构可靠度的实例也加以比较，得出了很多有益的结论，为工程实际的选用提供了可靠的理论依据     

基于随机有限元的薄板结构可靠度研究

运用将随机分析理论与有限元相结合的随机有限元理论,编制了考虑材料的强度、板元的厚度和外载荷均为随机变量的二维平面问题随机有限元程序,研究了其在板壳结构可靠度计算中的应用,并通过简例进行了结构可靠性分析,最后用Monte-Carlo法检验了这种数值解法的相对精度,从而验证了所论方法和编制程序的有效性.     

基于随机有限元法的结构经济寿命分析

基于随机有限元,将材料和载荷等影响结构疲劳寿命的不确定因素视为随机变量,分别对结构的裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命进行可靠性分析.将结构的疲劳寿命看成由裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命组成的串联系统,并由此确定结构的检修周期.通过随机有限元得到的分析结果与Monte Carlo模拟结果的比较,表明此方法能给出合理的结构检修周期,具有较强的适用性.     

基于水平集方法的结构可靠性拓扑优化

基于水平集方法,建立以水平集函数为优化变量、结构柔度极小化为目标、具有可靠性约束的结构拓扑优化模型,并提出一种基于可靠性的结构拓扑优化算法。首先,采用计算效率高的一次二阶矩法进行可靠性分析,编制计算可靠性指标的最优化方法。然后,根据结构可靠性指标的几何意义,优化求解符合可靠性约束的随机变量。将修正后的随机变量作为确定性变量进行结构拓扑优化设计,使基于可靠性的结构拓扑优化模型转为常规的结构拓扑优化模型,采用稳定、高效的水平集方法进行结构拓扑优化。最后以悬臂梁结构的可靠性拓扑优化为例,说明文中所提算法的简便性与有效性。     

基于随机有限元法的卸船机臂架结构可靠性分析

利用Monte Carlo概率模拟方法和有限元法相结合的随机有限元法研究连续卸船机各主要结构的强度、刚度以及压杆稳定可靠性,提出一种能综合评价连续卸船机结构系统可靠性的方法,实例分析表明,该方法对连续卸船机结构可靠性设计具有指导作用。     

Chatter reliability prediction of side milling aero-engine blisk

Reliability analysis of a dynamic structural system is applied to predict chatter of side milling system for machining blisk. Chatter reliability is defined as the probability of stability for processing. A reliability model of chatter was developed to forecast chatter vibration of side milling, where structure parameters and spindle speed are regarded as random variables and chatter frequency is considered as intermediate variable. The first-order second-moment method was used to work out the side milling system reliability model. Reliability lobe diagram (RLD) was applied to distinguish reliable regions of chatter instead of stability lobe diagram (SLD). One example is used to validate the effectiveness of the proposed method and compare with the Monte Carlo method. The results of the two approaches were consistent. Chatter reliability and RLD could be used to determine the probability of stability of side milling.

     

振动构件的强度可靠性分析

由于构件的材料参数,几何参数及所受的载荷均为随机变量,所以构件振动时其固有频率及疲劳极限亦为随机变量。本文给出了构件振动时不发生共振及疲劳强度的可靠性计算方法。最后以悬臂梁为例进行了计算,并通过试验验证了所给出方法的正确性。     

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。