载荷作用次数和强度退化对SSI模型的影响

在考虑循环载荷作用下强度随使用时间不断退化时,研究了应力-强度干涉模型下的可靠性统计推断问题,给出了一个考虑载荷作用次数应力-强度退化干涉失效模型.应用应力-强度干涉可靠性分析模型进行实例分析计算,结果与实验值符合很好,说明所提出新模型是合理有效的,更符合实际情况.     

随机载荷作用下动态应力-强度干涉模型

研究了随机应力作用下强度随时间退化时,随时间变化的应力-强度干涉模型。用泊松过程描述应力的作用过程,运用概率微分方程,建立了不考虑强度退化和考虑强度退化时的动态应力-强度干涉模型。在考虑强度退化时,分别将强度退化视为随机变量和随机过程。     

结构区间可靠性分析的可能度法

在进行结构可靠性分析时,将影响结构功能的不确定性设计变量用区间数描述,建立结构可靠性分析的区间应力-区间强度干涉模型。针对两个区间变量情况的区间应力-区间强度干涉模型,定义了结构安全可能度和失效可能度,形成在设计变量分布形式已知或未知时都适用的结构区间可靠性分析的可能度法,建立了结构区间可靠性分析的可能度准则。分析了结构区间可靠性分析可能度法具有的良好数学性质。在已知设计变量在区间取值范围内都服从均匀分布的前提下,研究了结构安全可能度和概率可靠度的关系,认为结构安全可能度可以对结构安全或可靠的程度做出合理的估计。算例验证了区间可靠性分析可能度法的有效性。     

具有不确定性的恒幅循环载荷疲劳可靠度异量纲干涉分析方法

在概率统计平均的意义上重新解释传统的两个随机变量干涉分析的基本概念及模型,将干涉模型解释为载荷加权平均模型.具体地讲,是将应力一强度干涉模型解释、拓展为强度超越载倚概率的(载荷)统计加权平均模型,或作为应力水平函数的条件疲劳失效概率的载荷统计加权平均模型.这样,传统上只能应用于相同量纲随机变量(例如应力与强度,或载荷循环数与疲劳寿命)的干涉模型可以拓展应用于具有不同量纲随机变量(例如应力与寿命)的情形,即具有不确定性的循环载荷下的疲劳失效慨率(寿命小于指定值的慨率)或可靠度(寿命大于指定值的概率)计算.应用这样的模型,可以很方便地根据几个确定性恒幅循环载荷下的疲劳寿命分布预测具有不确定性的恒幅循环载荷作用下的疲劳失效概率或可靠度.文中还证明,先由寿命分布推导给定寿命下的疲劳强度分布,再根据应力-强度干涉模型计算可靠度的传统公式本质上与文中提出的统计平均模型是一致的.     

用改进的蒙特卡洛法求应力-强度系统的可靠度界

静态应力-强度系统的可靠度仅与应力和强度的干涉有关。应用概率统计的基本原理,在对干涉区间上应力和强度进行一定分析的基础上,提出了采用改进的蒙特卡洛模拟计算法求出系统可靠度界的新方法。计算结果表明：该算法与传统的蒙特卡洛法相比较,具有更高的精度,且计算简单,是计算应力-强度系统可靠度的一种行之有效的方法。     

结构区间可靠性分析的可能度法

在进行结构可靠性分析时,将影响结构功能的不确定性设计变量用区间数描述,建立结构可靠性分析的区间应力－区间强度干涉模型。针对两个区间变量情况的区间应力－区间强度干涉模型,定义了结构安全可能度和失效可能度,形成在设计变量分布形式已知或未知时都适用的结构区间可靠性分析的可能度法,建立了结构区间可靠性分析的可能度准则。分析了结构区间可靠性分析可能度法具有的良好数学性质。在已知设计变量在区间取值范围内都服从均匀分布的前提下,研究了结构安全可能度和概率可靠度的关系,认为结构安全可能度可以对结构安全或可靠的程度做出合理的估计。算例验证了区间可靠性分析可能度法的有效性。     

随机恒幅循环载荷疲劳可靠度异量纲干涉模型

用于与时间无关的失效模式(例如静强度失效)的失效概率或可靠度计算的"应力-强度干涉模型"已很成熟,但要将干涉分析的概念与方法应用于与时间相关的失效模式(例如疲劳、磨损和腐蚀等)还存在许多困难,即使对于存在不确定性的恒幅循环载荷下的疲劳可靠性问题,目前也还没有像静强度应力-强度干涉模型那样简单、直接、有效的方法及数学模型.在概率统计平均的意义上重新解释传统的两个随机变量干涉分析的基本概念及模型,将干涉模型解释为载荷加权平均模型.具体地讲,就是将应力-强度干涉模型解释、拓展为强度超越(载荷)概率的(载荷)统计加权平均模型,或给定应力下的条件失效概率的随机载荷加权平均模型.这样,传统上只能应用于相同量纲随机变量(例如应力与强度)的干涉模型就可以拓展应用于具有不同量纲随机变量(例如应力与寿命)的情形,例如随机载荷下的疲劳失效概率(寿命小于指定值的概率)或可靠度(寿命大于指定值的概率)计算.应用这样的模型,可以很方便地根据几个确定性恒幅循环载荷下的疲劳寿命分布,预测随机恒幅循环载荷作用下的疲劳失效概率或可靠度.     

谐波减速器混合时变可靠性分析的单调函数法

由于数据匮乏与性能退化,谐波减速器的可靠性呈现出显著的概率-区间不确定性混合与时变特征.针对这一问题,提出一种混合时变可靠性分析的单调函数法.首先,基于应力-强度干涉理论构建谐波减速器的混合时变可靠性模型;其次,通过分析可靠性模型动态响应关于时间变量的单调性,以消去时间变量的影响;进一步结合偏导数判断可靠性模型响应关于区间变量的单调性,将概率-区间混合可靠性转换为概率静态可靠性,然后利用蒙特卡罗法求解谐波减速器的可靠度.结果表明:所提方法有效降低了计算复杂性,并准确反映出谐波减速器可靠性的动态变化过程.     

应力-强度相关性干涉下的随机安全系数与零件可靠性设计

为解决机械零件可靠度计算中的应力-强度相关性干涉问题,根据两者负相关结构,运用Copula函数的相关性理论,基于零件可靠性计算的相关性干涉模型,建立了应力-强度相关性干涉下的随机安全系数—可靠度计算模型,并给出机械零件的平均安全系数可靠度计算方法.以受拉零件为代表,借助于相关性干涉的联结方程,给出了应力-强度相关性干涉下静强度可靠性设计的通用型求解方法和步骤,通过算例,说明了该模型的有效性、准确性.     

干涉预应力释放对三维裂纹尖端应力强度因子的影响研究

以冷挤压孔三维裂纹为讨论对象,应用ANSYS大型工程有限元计算软件,在线弹性条件下,模拟由于干涉产生的预应力释放的真实过程,研究预应力释放对裂纹尖端应力强度因子的影响规律。文中将干涉预应力考虑为内部载荷,分别对不同裂纹长度下的含裂纹体进行挤压,在不同的挤压状态下直接求解应力强度因子,以此等效地模拟裂纹扩展过程中干涉预应力释放的应力强度因子求解。文中通过计算分析,给出了考虑干涉预应力释放的真实情况下裂纹尖端的应力强度因子随裂纹长度及模型厚度的改变趋势和规律,并与不考虑干涉预应力释放的情况下裂纹尖端的应力强度因子进行对比分析。     

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.     

不确定性参数识别的模态区间逆响应面法

结合模态区间分析及响应面的相关理论,提出一种新的不确定性参数识别方法,即模态区间逆响应面法。首先,以有界区间数来量化结构参数的不确定性,通过合理的实验设计确定样本数据;然后,以响应为输入,设计参数为输出,采用逐步回归分析构造设计参数与结构响应的模态区间逆响应面模型,进而直接在模态区间逆响应面模型上进行模态区间运算,即可识别材料参数的变异性区间;最后,采用一组钢板模态实验来验证所提方法的可行性及可靠性。结果表明:所提方法可准确识别钢板材料参数的取值区间,有效地解决多重变量区间运算存在的区间过估计问题,识别过程避免区间迭代优化,具有较高的计算效率。     

Design of a vibrating MEMS gyroscope considering design variable uncertainties

Recently, several micro electro-mechanical systems (MEMS) such as a MEMS gyroscope have been developed by using micro manufacturing technologies. Micro scale products, however, usually have a relatively large manufacturing uncertainty compared to normal macro scale products. It is quite expensive to lower the variance of material properties as well as the geometric properties of a micro scale product. The material and geometric uncertainties caused by a micro manufacturing process inevitably lead to the uncertainty of the product performance. Therefore, to achieve a reliable design of a product, the performance uncertainty of the product, which is often expressed by the variance or the standard deviation, needs to be estimated in a reliable way. In this paper, the equations of motion of a MEMS gyroscope model are derived to analyze the system performance indices (sensitivity and bandwidth). The mean values of the design variables are determined from the requirements of product size, maximum vibration amplitude, and driving frequency. Then the standard deviation of some critical design variables is determined from the performance requirements. Finally, a statistical analysis procedure based on sample statistics is proposed to estimate the confidence interval of the performance index statistics.     

一种基于证据理论的可靠性设计方法

证据理论是一种用于描述不确定变量的非连续概率模型,本文提出一种基于证据理论的可靠性设计方法。在该方法中,将证据理论视为具有一定非精确概率分布的区间模型,运用区间模型的功能度量法,通过在约束函数中改变优化变量的取值摄动起作用约束中的不确定变量从而求得问题中不确定变量的最不可靠点,再综合运用序列优化策略与基于信赖域的响应面方法求得系统的最优解。算例表明,此方法能够解决基于证据理论的单学科及多学科可靠性设计问题并且具有较好的计算效率。     

某型UUV耐压壳体可靠性分析

耐压壳体是UUV各功能设备的装载平台,其可靠性水平关系到UUV的安全性、可靠性。文中应用可靠性理论中的应力-强度干涉模型,介绍了某型UUV水下耐压壳体强度可靠度计算方法,并给出了设计实例。     

基于JC法的新型载车台主梁结构可靠度分析

以结构可靠度理论为基础,运用应力一强度干涉模型,结合旋转式立体车库载车台结构的受力特点,建立该结构关键截面承载能力极限状态方程。利用一次二阶矩法并考虑随机参数服从各种分布时梁的强度可靠性设计,建立载车台主梁的可靠度指标与验算点（JC法）的迭代模型,通过数值分析得出结构的可靠度。所建立的新型载车台主梁结构可靠性模型对于立体车库结构的可靠性设计及提升立体车库开发水平,具有一定的指导意义。     

基于平均安全系数的可靠性设计方法研究

在机械零件设计中,安全系数法因为概念清晰、直观、易懂、使用方便,被广泛采用,然而安全系数的取值因人而异,有一定盲目性。机械可靠性设计是将可靠性理论引入到机械设计当中,可以根据零件的重要程度选取合适的可靠度设计零件。将传统机械设计中的安全系数引入到可靠性设计中,可以避免传统机械设计法的盲目性和保守性。以应力-强度干涉模型为基础,分析了当应力和强度服从不同分布时,机械零件的可靠度与平均安全系数的关系,提出了一种基于平均安全系数的可靠性设计方法。设计实例验证了该方法的优越性,为提高零件设计水平和节省制造成本提供了理论基础。     

基于灵敏度分析的区间不确定性稳健设计

针对机电产品优化设计中存在的大量不确定性因素，在灵敏度分析的基础上提出了区间不确定性稳健设计方法。首先探讨了灵敏度分析理论，借用Sobol'法筛选出对系统影响较大的因素并将不灵敏项进行固化；然后根据区间不确定性因素的特性，分析了不确定因素在某一区间变化时对系统整体的影响；最后给出了基于灵敏度分析的区间不确定性稳健设计优化模型。工程实例证明了该方法的有效性。