Monte-Carlo法计算含缺陷油气输送管线的失效概率

利用Monte-Carlo方法全面分析了裂纹深度、裂纹深长比、断裂韧度、屈服强度和输送压力等主要随机参数对含裂纹长输油气管线结构的失效概率的影响。利用故障树分析中的参数敏感性方法确定了随机参数的敏感性。计算结果表明,断裂韧度和裂纹深度对结构的失效概率影响较大,裂纹深长比对结构的失效概率也有重要影响。此外,还分析了焊接接头在不同的裂纹深度下,强度匹配对失效概率的影响,并还给出了管线在不同的失效模式下的年失效概率。     

管道材料性能和裂纹参量的概率统计分析

对某天然气管道的有关材料性能和裂纹参量进行了试验测定和试验数据的数理统计处理,建立了管线有关参量的统计分布函数的概率模型。对该管道主要随机变量的统计分析表明,裂纹深度和材料的断裂韧性表现为威布尔分布,裂纹深长比表现为对数正态分布,材料的屈服强度和拉伸强度表现为正态分布。     

桥(门)式起重机箱形梁结构概率安全评定研究

基于失效评定图技术,考虑了载荷、断裂韧性、屈服强度,抗拉强度等参数的不确定性,并结合起重机结构的有限元分析结果,对在役36 t集装箱门式起重机箱形梁结构进行了概率断裂安全评定的研究。采用Monte Carlo随机抽样方法计算了起重机箱形梁结构的失效概率。对评定输入参数进行了敏感性分析确定了影响箱形梁失效概率的重要参数。敏感性分析结果显示,屈服强度是影响起重机箱形梁失效概率的最重要参数,其次是一次薄膜应力和断裂韧性。研究内容为起重机箱形梁的修复,监控以及安全评定提供了参考。     

TBM刀座焊缝疲劳可靠性分析

刀座焊接处是全断面岩石隧道掘进机(Full face rock tunnel boring machine,TBM)刀盘上最易发生疲劳破坏的部分。基于线弹性断裂力学,以裂纹疲劳寿命为基本变量,建立裂纹扩展可靠性模型,通过JC法计算刀座正面焊缝在不同滚刀实验载荷下的疲劳可靠性,并分析了不同因素对失效概率的影响。结果显示:中心滚刀刀座焊缝的失效概率比正滚刀小,正滚刀的失效概率随着安装半径的增大而减小;刀座焊缝失效概率随着初始裂纹深度的增大而显著增大,而临界裂纹深度的变化对失效概率的影响不大;裂纹形状比越大,刀座焊缝的失效概率越小。     

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。     

含未穿透裂纹结构断裂失效概率计算的重要抽样法

将线弹簧模型法与重要抽样法相结合,建立含未穿透裂纹结构断裂失效概率的计算方法,考虑材料特性、外载荷和裂纹尺寸等参数的不确定性,以含未穿透裂纹平板为例进行计算,求得结构的失效概率。对比分析Monte Carlo法、响应面法和重要抽样法的计算效率与精度。结果表明,所提方法是合理可靠的,而且计算量小、精度高、通用性强,适合工程实际应用。     

结构可靠性界限计算的包络面方法

在结构二次二阶矩可靠性指标计算方法的基础上,结合包络面的思想,提出了基于包络面的结构可靠性界限计算方法。该方法在最可几失效域以旋转抛物面作为结构极限状态曲面的内外包络面,通过计算包络面的失效概率确定结构可靠性界限区间,并通过两个算例验证了该方法的可行性和计算精度。算例结果表明,该方法计算结果最接近蒙特卡洛方法的结果,相对误差小,计算精度高,具有工程实用价值。     

运用ANSYS的含裂纹平板试件的可靠性分析方法研究

运用大型有限元分析软件ANSYS的概率设计功能,选用蒙特卡洛法,进行了含裂纹平板的可靠性分析,并与一次二阶矩法做比较,结果基本相同。针对含裂纹化工设备的可靠性分析,提出了一个简便的方法。     

基于可靠性理论的腐蚀管道剩余寿命预测

由于管道本身材料、几何尺寸以及腐蚀速率等不确定因素的影响,腐蚀管道存在一定的可靠度和失效概率。已知管道的基本尺寸、屈服强度、内压等参数均服从正态分布,基于B31G准则建立了极限状态方程。通过MATLAB程序对该方程进行了Monte-Carlo模拟试验和一次二阶矩的计算,以API 579标准推荐的目标可靠度对管道进行了评估,在允许的可靠度范围下确定了腐蚀管道的剩余寿命;最后采用有限元方法对结果进行了验证。结果表明,通过可靠性理论和有限元方法的计算,该腐蚀管道的剩余寿命为12 a。     

一种机械元件失效概率计算的方法

基于单变量降维法、Edgeworth级数和统计矩的关系提出了一种机械元件失效概率计算的方法。应用单变量降维法计算响应原点矩,写出Edgeworth级数计算失效概率的近似式。在近似式中将中心矩用原点矩代替,从而计算机械元件的失效概率。应用所提出的方法非正态随机参数不需要转化为相应的正态随机参数。文章最后一部分给出两个数值计算例子,例子中分别使用所提出的方法和二阶矩法计算失效概率。所得的两个结果分别和Monte-Carlo模拟算法计算结果比较失效概率的精确性和有效性。结果表明所提出的方法可以有效地计算机械元件的失效概率。     

声无限元进展

声无限元在近几年来的发展尤为迅猛。相对于声学领域常用的边界元等其他方法,声无限元应用于声学问题的计算效率是极为优越的,因而适于求解很宽的声学频率和复杂声源形成的声场。介绍了声无限元的引出、原理和早期的声无限元,并根据提出方法的新颖性和受关注的程度,对近年来的声无限元统一归纳为五类,然后扼要介绍了各种方法的原理、所产生的问题以及参考文献中解决的办法。最后,对声无限元进行了前景展望。     

管道系统振动声辐射的数值计算方法

基于管道振动的模态分析及谐响应分析,计算管道的声辐射效率,建立结构体振动与其辐射噪声之间的关系。文中首先建立管道的圆柱壳模型,进行管道结构动力学分析,采用有限元方法获得结构表面振动速度;然后根据结构声辐射理论,并且采用边界元法离散积分方程,通过建立管道的声场模型,得到管道结构在谐波激励下的声辐射效率,为降低噪声提供理论依据。计算结果表明,本文所建立的振动和声辐射模型及算法是有效的。     

环芯法测量深度方向上的残余应力分布

叙述了环芯法采用逐层铣槽方式测量残科应力的应力应变关系，并讨论了积分法和应变增量法两种方法测量主应力的误差问题。     

结构系统单元的疲劳可靠性估算

实际工程结构大多是由元件组成的结构系统，所以元件的疲劳可靠性分析应从系统角度加以考虑，即考虑系统中其他元件的影响。针对系统单元的疲劳可靠性问题，文中提出一种建立在一次二阶矩方法和随机有限元法基础上的估算方法。将结构具有的多个不确定因素，如材料、几何、载荷等，用基本随机变量表达。因单元疲劳可靠性分析的功能函数不能表达为基本随机变量的显式函数，故采用数值方法和随机有限元法求偏导。结合改进的一次二阶矩法对系统单元进行疲劳可靠性分析。为工程应用提供一种实用的估算方法。     

毛细管电渗流微泵的流型及驱动

采用二维纳维一斯托克方程、拉普拉斯方程、泊松-玻尔兹曼方程表述电渗流微泵的计算模型,讨论了电渗流在各种工况下的流型,分析了双电层(EDL)厚度、外加垂直电势、Zeta电势、背压以及管径对电渗流(EOF)驱动时间的影响。仿真结果表明:影响驱动时间的主要是管径,其他因素可以忽略;无载驱动与反向驱动时间是毫秒级,有载驱动时间是在微秒级。通过改变外加垂直电势或Zeta电势的极性,可以实现双向驱动。     

微线段齿轮的创成方法探讨及其计算机仿真

研究了微线段齿轮的创成方法,确定了“包络-旋切”两步加工法和加工刀具的选取方法,建立了旋切法数控加工微线段齿轮的运动控制模型,并通过计算机仿真进行了验证。     

CALCULATION AND IMPROVEMENT OF DYNAMIC CHARACTERISTICS OF CENTRIFUGE

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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。     

发动机气门的动力学计算

建立发动机气门振动的运动微分方程,该模型杆端作支承运动,考虑阻尼和较复杂的边界条件。支承运动根据凸轮轮廓曲线或实测数据拟合成富氏级数,以便进行简谐运动分析。考虑阻尼较小,用摄动方法求出气门运动的近似解析解。这项工作为工程计算提供一种便捷的实用方法。     

有限体积法在三维非稳态铝合金挤压过程模拟中的应用

研究基于Euler网格的有限体积法(Finite volume method,FVM)模拟三维大变形非稳态铝型材挤压过程的基本理论和关键技术,应用C语言编制程序求解速度场、温度场等物理场量,并利用运动界面追踪技术--流体体积(Volume of fluid,VOF)方法捕捉材料流动前沿.采用"移动的网格"处理计算区域边界的移动问题,实现对真实物理过程的数值模拟,并将模拟结果与比较成熟的商品化有限元软件DEFORM-3D的模拟结果进行对比,表明所建立的有限体积法模拟模型有效、可靠.结果对比表明,FvM模型的模拟结果更符合实际,证明有限体积法比有限元法更适合大变形挤压过程模拟.