基于仿真的动作机构可靠性灵敏度分析

机构和机构运动的复杂性给动作可靠性灵敏度的分析带来很大困难,基于动作可靠性仿真结果,求得运动输出量与参数变量的函数关系,进而确定功能失效函数,建立动作可靠性指标表达式,可实现基本变量均值和标准差的灵敏度分析.     

起重机吊钩等效应力非线性可靠性灵敏度分析

为描述起重机吊钩提升重物非线性时域内等效应力分布规律,改善其设计优化的合理性,考虑多种随机变量,融合有限元法和响应面法进行了吊钩等效应力的可靠性灵敏度分析。通过在非线性载荷下的结构分析,计算出吊钩等效应力的分布情况,选取等效应力最大点作为输出响应对吊钩进行概率分析;在计算点处考虑随机变量的影响,结合响应面拟合蒙特卡洛法计算出吊钩等效应力分布概率和符合设计要求的可靠度,并分析了影响等效应力的随机变量灵敏度。结果表明:吊钩等效应力和安全概率基本符合设计要求;得出了吊钩等效应力分布的主要影响因素是等效载荷,灵敏度概率达到96.19%。     

结构动力响应可靠性优化设计中的灵敏度分析

利用“拟载荷“方法求解出了结构动力响应的灵敏度公式 ,进而又推导出了可靠性指标的灵敏度公式 ,从而得出了动应力可靠性约束和动位移可靠性约束的灵敏度公式。最后的数值算例表明文中导出的动力响应可靠度灵敏度公式是正确可行的     

基于响应面法的轿车主减速齿轮可靠性灵敏度研究

为获得某轿车主减速齿轮尺寸参数对其传动可靠性的影响,提出采用改进拉丁超立方抽样(LHS)获取随机尺寸样本的方法;通过显式有限元仿真构建齿面最大接触应力完全二次响应面(RSM),研究了可靠度对参数的灵敏度。结果表明主减速齿轮可靠度对压力角和模数的均值与方差较为敏感,应合理控制其取值。     

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。     

响应面法在可靠性灵敏度分析中的应用

可靠性灵敏度分析在可靠性设计和修改、可靠性优化设计、可靠性维护等方面均有重要的应用。但由于最大可能点摄动法、JC法、几何法等方法进行结构可靠度的计算时无法将可靠性指标函数表示为随机变量的显式,给可靠性灵敏度分析带来困难,该文基于响应面法将可靠性指标函数表示为随机变量的显式,从而较好地解决问题。通过实例计算,说明文中方法在工程实际中的应用。实例结果表明响应面法在获得在某区域内的可靠度及该区域内的可靠性灵敏度时是一种实用、快速、有效的方法。     

油封正态分布结构参数的可靠性灵敏度分析

以油封的泵吸率为可靠性指标,将理论接触宽度、油侧唇角、空气侧唇角、过盈量和腰厚5种结构参数作为因子,泵吸率作为响应输出,运用正交试验法对油封性能进行分析;运用曲面响应法拟合泵吸率的极限方程,基于可靠性原理建立油封泵吸率的可靠性模型,运用二阶矩法和蒙特卡洛2种方法进行可靠性敏感度计算,分析呈正态分布的随机参数对均值的灵敏度和标准差的灵敏度。结果表明：2种计算方法的结果基本一致,基于均值的敏感度,对可靠度影响最大的是理论接触宽度,油侧唇角、空气侧唇角和过盈量对可靠度为正面影响;基于标准差的敏感度,过盈量的标准差对可靠度影响最大,5种结构参数的标准差均对可靠度有负面影响。     

啮合轮齿温度可靠性对齿轮参数的灵敏度分析

为降低齿轮啮合轮齿高温失效风险,基于响应面法构建了啮合轮齿温度的极限状态函数,得到轮齿温度可靠度与各相关参数间的数学关系式,应用Monte-Carlo模拟法得出轮齿温度可靠度对各参数的灵敏度表达式。以行星齿轮传动的太阳轮为例,分析得到轮齿温度可靠度对齿宽、转速、模数和压力角的灵敏度,分别为-0.519、-0.712、0.211和0.384。结果表明:模数、压力角、齿宽和转速对温度可靠性的影响程度依次增大;减小齿宽、转速或者增大模数、压力角可提高轮齿温度可靠度。啮合轮齿温度可靠度对齿轮参数的灵敏度分析为轮齿温度可靠性设计提供了依据。     

飞机整体翼梁结构裂纹扩展试验与分析

对飞机整体翼梁结构进行裂纹扩展试验,应用ANSYS有限元软件对试验件结构进行裂尖应力强度因子分析,利用Paris公式对其进行寿命估算,研究飞机整体翼梁结构裂纹扩展的基本特征和规律,并进行试验与计算分析的对比.试验及分析结果可为飞机整体翼梁结构损伤容限设计及评定提供依据.     

可靠性灵敏度分析的重要抽样方法

基于重要抽样模拟,提出一种新的求解可靠性参数灵敏度的方法.所提方法依据失效概率对基本变量分布参数偏导数的积分表达式,推导可靠性灵敏度分析的重要抽样计算公式,该公式为一推导的函数在失效域中的数学期望形式,而该数学期望可以利用重要抽样函数获取的落入失效域中的样本来估计.算例结果表明,所提方法在保证同样计算精度的情况下具有比Monte Carlo模拟法更高的计算效率.     

基于三阶矩法的可靠性及参数灵敏度分析

提出了一种基于三阶矩法的可靠性及参数灵敏度的分析方法,通过将极限状态函数进行Taylor级数展开到二阶,从而考虑了非线性项,并获得了极限状态函数的前三阶矩,根据三阶矩可靠性指标,获得了结构的失效概率,使用梯度算法,建立了可靠性参数灵敏度分析的数学模型。数值算例表明,本文方法可有效地对结构可靠性及参数灵敏度进行分析。     

分布参数为随机变量情况下可靠性灵敏度求解的方向抽样法

针对工程中随机变量分布参数存在不确定性的情况,定义分布参数为区间内的随机变量情况下的可靠性灵敏度,并建立可靠性灵敏度求解的方向抽样法.在所建立的方向抽样法中,Monte Carlo法被用来模拟分布参数的样本,而对于每个分布参数样本点,方向抽样法被用来进行可靠性灵敏度分析,最后在整个分布参数空间上对可靠性灵敏度积分,以获得分布参数为区间内随机变量情况下的可靠性灵敏度的估计值,并对所推导的可靠性灵敏度估计值进行方差分析.通过算例比较方向抽样法与双重Monte Carlo数字模拟法,分析结果验证了方向抽样方法是可行和有效的.     

随机参数弹性连杆机构的强度可靠性分析

研究了弹性连杆机构的强度可靠性问题。首先,应用有限元模型对弹性连杆机构进行动力学分析的基础上,对机构杆件的动应力和最大动应力进行了分析。然后,考虑连杆机构杆长、截面尺寸、弹性模量、质量密度的随机性,利用矩法,分析了连杆机构动态应力的数字特征,构建了弹性连杆机构的强度可靠性分析模型。最后,通过算例考查了机构转速、几何参数和物理参数的随机性对其强度可靠性的影响,获得了有意义的结论。     

结构强度的广义可靠性模型

元件和结构状态从安全向失效转变一般存在一过渡阶段。本文将元件和结构的安全状态处理成为状态空间的模糊集，并将其引入到可靠度和失效概率的计算中。首先建立了考虑元件安全状态模糊性的广义干涉模型，给出了元件安全和失效状态含有模糊信息时广义可靠度和广义失效概率的计算公式，然后给出了以元件的安全余量作为综合变量的广义可靠度和失效概率的计算公式，最后建立了大型结构系统的广义可靠度计算方法。文中还用算例讨论了广义可靠度随安全状态模糊集的隶属函数中两个参数的变化情况。     

刚柔混合非线性转子系统的动态应力可靠性及可靠性灵敏度研究

以工程实际中具有复杂结构的非线性转子系统为研究对象,以有限元分析软件和多体动力学仿真软件为平台,建立参数化刚柔混合非线性转子动力学模型,对转子系统进行动力学仿真,并结合神经网络技术,随机摄动技术,可靠性设计和可靠性灵敏度设计相关理论,建立动态应力可靠性模型,提出对具有复杂结构的非线性转子系统的可靠性灵敏度设计的新方法,研究设计参数的改变对转子系统可靠性的影响,得到可靠性对基本随机变量均值和方差的灵敏度,在基本随机变量是混合变量的情况下对其灵敏度进行量纲一化,将各个基本随机变量对可靠性的影响程度进行排序,为产品在设计阶段提供理论参考,有着积极的现实意义和理论价值。     

连续波泥浆脉冲发生器转子参数设计及敏感性分析

连续波泥浆脉冲发生器传输速率快、精度高,其转子形状对于提高压力波信号质量具有重要意义。为获得理想正弦波形,需要设计合理的转子形状。建立了三角形转子流通面积计算模型,并依据转子设计准则,建立了三角形转子形状优化模型,就优化所得结构参数对最大压降、最小压降及相关系数的影响进行敏感性分析。分析结果表明,转子直边斜率k2对压力波信号影响最显著。为减小结构参数的敏感性,提出在脉冲发生器中设置与定转子并联的旁路结构,并对并联旁路结构进行优化及敏感性分析。分析结果表明,并联旁路结构可以明显减小转子设计参数对压力波信号的影响。     

微压力传感器参数设计及灵敏度分析

对传感器的灵敏度理论进行了详细分析,得到了传感器的灵敏度与应力和应变的关系.通过有限元仿真软件对传感器的灵敏度和线性度进行了研究,分析了膜片的厚度、岛的高度和梁膜片的长度对传感器性能的影响,为传感器芯片的设计提供了重要的依据.     

航空液压管路支架参数灵敏度分析及优化

为解决航空液压系统高速高压化发展带来的航空液压管路振动加剧问题,将液压管路与管路支架视为整体振动系统。基于灵敏度分析方法,采用ANSYS软件平台中的灵敏度分析工具,分析航空液压管路支架参数对振动响应的灵敏度;在灵敏度分析结果基础上,采用基于Pareto最优的多目标遗传算法对管路支架参数进行优化设计,得到振动控制效果更好的管路支架布局,形成一种有效的航空液压管路被动振动控制参数优化方法。为控制航空液压管路振动、推动国产大飞机发展提供理论和技术基础。     

结构强度的模糊可靠性分析

对考虑模糊性时的结构强度可靠性理论进行了初步研究。分析了结构安全这一事件的模糊性的来源和模糊性对结构强度可靠性的影响，建立了结构安全这一模糊事件的隶属函数的一般表达式，提出了结构强度模糊可靠度的计算方法，并以简支梁为例对其模糊可靠度进行了分析计算。     

基于鞍点逼近的机械零部件可靠性及其灵敏度分析

将鞍点逼近理论与灵敏度分析方法相结合,讨论具有随机参数的机械零部件可靠性及其灵敏度问题。在基本随机参数概率分布已知的前提下,应用鞍点逼近技术获得了外载荷作用下随机结构响应的概率密度函数和分布函数。在实例计算中,对螺栓、汽车前轴进行数值分析,将所提方法得出的数值分析结果与Monte-Carlo方法计算的结果进行对比验证,得出由鞍点逼近技术计算概率密度函数和分布函数具有计算结果准确度高、计算速率较快、尾部分布较好的优点。应用灵敏度分析方法,利用鞍点逼近技术计算的随机结构响应的概率密度函数,得到机械零部件随机参数可靠性灵敏度的变化规律,研究设计参数的改变对螺栓、汽车前轴可靠性的影响,为机械零部件的可靠性设计提供理论依据。