液压元件的可靠性设计和可靠性灵敏度分析

可靠性是液压元件的基础性能指标,但就当前的现状来看,部分液压元件在应用过程中仍然存在着不稳定的问题,影响到了工业制造等领域的发展水平。为此,为了打造良好的社会发展空间,要求相关技术人员在对液压系统进行操控过程中应注重将可靠性分析技术贯穿于其中,继而将液压元件性能指标控制在标准范围内,即保障元件功能能力,满足产品使用需求。本文从液压元件的可靠性预测分析入手,旨在推动当前液压元件设计领域的进一步发展。     

可靠性灵敏度分析的降阶积分法

运用降阶积分法对结构进行可靠性灵敏度分析,提出了2种基于降阶积分的可靠性灵敏度分析方法,推导了单模式和多模式系统基于降阶积分的可靠性灵敏度计算公式.通过数值和工程算例说明:文中所提的2种基于降阶积分的可靠性灵敏度分析方法是一种精度较高的方法.     

弧面分度凸轮机构的运动可靠性灵敏度分析

为分析制造、安装误差对弧面凸轮机构运动精度的影响,运用机构运动可靠性灵敏度分析方法对其进行研究。基于空间啮合理论建立含加工误差的弧面凸轮廓面数学模型,并以此导出弧面凸轮机构的运动误差函数;以该误差函数为基础,建立该凸轮机构的运动可靠性分析模型;推导出各项随机误差的标准差对机构运动可靠性的灵敏度解析表达。实例分析表明,凸轮与从动盘之间的轴交角误差是影响弧面分度凸轮机构运动精度的主要因素,其次是弧面凸轮廓面误差。     

串联结构模糊可靠性灵敏度分析的自适应重要抽样法

针对失效边界模糊的串联结构系统,提出了一种模糊可靠性灵敏度分析的自适应重要抽样法.首先采用模拟退火的优化算法,来寻找串联结构各模糊失效模式的最可能失效点,并以各最可能失效点为抽样中心建立相应的子重要抽样函数,由予重要抽样函数建立混合重要抽样函数.然后依据混合重要抽样函数抽取的样本,对串联结构的模糊可靠性灵敏度作估计,推导了估计值的均值、方差和变异系数,并通过变异系数来控制算法的收敛.算例显示所提的基于模拟退火的自适应混合重要抽样法在模糊可靠性灵敏度分析上明显优越于蒙特卡洛法.     

变截面构件可靠性灵敏度设计方法

变截面构件广泛应用在工程实际中.本文研究变截面构件正态分布参数的可靠性及灵敏度变化规律,提出了研究变截面构件可靠性及其灵敏度的一种方法.在基本随机变量概率特性一定的情况下,可以迅速准确得到变截面构件的可靠性灵敏度信息.通过数值算例真对危险截面研究了随机变量的可靠性灵敏度,讨论了随机变量的均值、(协)方差的可靠性灵敏度的正负性,所提出方法具有实用性.     

结构弹塑性响应对形状设计变量的灵敏度分析

利用传统半解析法,分析了结构弹塑性响应对形状设计变量的灵敏度,弹塑性应力的调整采用切向预测径向返回机制,灵敏度分析的相关公式均是基于等参单元。应用于一个平面应力问题,算例结果表明,本方法独立于设计变量的摄动参数设置及网格的划分形式。     

结构弹塑性响应对形状设计变量的灵敏度分析

利用传统半解析法,分析了结构弹塑性响应对形状设计变量的灵敏度,弹塑性应力的调整采用切向预测径向返回机制,灵敏度分析的相关公式均是基于等参单元。应用于一个平面应力问题,算例结果表明,本方法独立于设计变量的摄动参数设置及网格的划分形式。     

机械可靠性设计的工程方法探讨

本文从机械工程现代设计方法的观点出发，通过对可靠性机械设计法与传统机械设计法的比较，在所建立的Ｒ－Ｓ干涉模型的基础上，综合论述了诸如ＪＣ法，Ｍｏｎｔｃ－Ｃａｒｉｏ法及Ｍｏｎｔｃ－Ｃａｒｌｏ有限元法等５种机械可靠性设计的工程方法及其特点，这些方法均可方便地在实际工程中得以应用。     

机械结构可靠性灵敏度分析的鞍点估计方法

将鞍点估计理论与可靠性灵敏度理论结合,提出了一种结构可靠性灵敏度分析的鞍点估计方法,以实现机械结构的可靠性灵敏度设计.通过利用鞍点估计技术能无限逼近非正态变量空间中线性极限状态函数概率分布的特点,获取外载荷作用下机械结构响应的概率密度函数和分布函数.在此基础上,针对存在不确定因素的基本参数进行可靠性分析,推导出了基于鞍点估计的可靠性灵敏度公式,研究了机械结构可靠性灵敏度设计方法.并将其引入到新型旋转式立体车库载车台主梁结构的可靠性灵敏度分析实例中,与改进一次二阶矩方法（FOSM）计算所得的结果对比验证了该方法的可行性和有效性.     

基于PSO的结构可靠度及随机变量敏感性分析

从Hasofer-Lind可靠指标的几何意义入手,建立可靠指标的优化模型,提出采用计算效率高、并能获得全局最优解的粒子群优化算法(PSO)对可靠指标优化模型进行求解,并根据优化收敛过程中随机变量候选解的统计特性,提出了可靠度计算中随机变量敏感性分析的新方法.结果表明,采用PSO求解可靠指标优化模型,方法简单,无需求解偏导数且无需给出初始迭代点,提高了计算效率,对多变量极限状态方程复杂的情况求解可靠指标尤为适用,在优化过程中同时得到随机变量敏感性分析结果.     

高斯随机变量经验相关系数的中偏差原理

主要研究两个高斯随机变量X和Y经验相关系数的中偏差原理。我们主要分EX、EY，均已知和均未知两种情况分别进行讨论，利用多元统计分析中的结论得出文中考虑的变量Sn^＊和Sn^＊即为相关系数的极大似然估计，再利用文献[3]的结果、方法和多元统计分析其中的原理，分别证明了X和Y的经验相关系数的中偏差原理，并给出了精确的速率函数。     

随机变量的相关性和结构可靠度

随机变量的相关性对结构可靠度有不可忽略的影响。本文给出了反映转换前后相关系数之间关系的积分方程,并针对常遇的分布类型给出转换后相关系数的表达式,以及相应的结构可靠指标计算方法。     

结构失效模式可靠度指标对随机变量的敏感性分析

首先用基于响应面的随机有限元法来获得失效模式上各个单元的极限状态方程,然后用逐步等效线性化法获得该失效模式的等效线性化极限状态方程,从而可以很方便地用失效模式的可靠度指标对随机变量的敏感性进行分析.对一个碾压混凝土重力坝的3个层面进行了分析,数值算例显示,应用Mohr-Coulomb准则时,失效模式的可靠度指标对抗剪断粘聚力最为敏感;抗滑稳定可靠度指标对抗剪断摩擦系数的变异系数非常敏感,而对于抗剪断粘聚力的变异系数不太敏感.算例表明该方法对于大型、复杂结构的随机变量的敏感性分析是有效的.     

相关非正态变量变换时相关性变化对可靠度的影响

为了系统定量地分析相关非正态变量变换到相关标准正态变量时相关性变化对结构可靠度的影响,首先通过结构可靠度计算中常用的正交变换和Nataf变换来定量地考虑这种相关性的差别.然后,给出了通用的基于正交变换和Nataf变换的FORM方法可靠度计算步骤.最后,以相关对数正态分布变量为例,系统地比较了Nataf变换后的相关标准正态空间中等效相关系数和原相关系数间差别,分析了相关系数变化对可靠指标的影响程度,并探讨了可靠指标变化程度随相关系数变化程度的变化规律.算例结果表明,当相关非正态变量的变异系数较小时,采用正交变换的FORM方法计算精度很高,尤其是变量间正相关情况.但是当相关非正态变量的变异系数较大而且是高度负相关时,正交变换的结果与蒙特卡罗模拟结果差别非常大,而Nataf变换的结果始终与蒙特卡罗模拟保持了较好的一致性.因此,含相关非正态变量的结构可靠度计算应该考虑映射变换时相关性的变化,建议优先采用Nataf变换方法.     

Reliability and sensitivity of bogie frame of high-speed train with strength degradation

High-speed bogie frame is a key mechanical component in a train system. The reliability analysis of the bogie is necessary to the safety of high-speed train. Reliability analysis of a bogie frame was considered. The equivalent load method was employed to account for random repeated loads in structural reliability analysis. Degradation of material strength was regarded as a Gamma process. The probabilistic perturbation method was, then, employed for response moment computation. Example of a high-speed train bogie structure under time-variant load was employed for reliability and sensitivity analyses. Monte-Carlo simulation verifies the accuracy and efficiency of the proposed method in time-variant reliability analysis. The analysis results show that the reliability calculation considering the strength degradation and repeated load is closer to the practicality than the method of considering reliability calculation only. Its decreasing velocity is faster than the traditional reliability. The reliability sensitivity value changes over time. The analysis results provide a variation trend of reliability and sensitivity to design and usage of bogie frame.     

Reliability and sensitivity analyses of HPT blade-tip radial running clearance using multiply response surface model

To reasonably design the blade-tip radial running clearance（BTRRC） of high pressure turbine and improve the performance and reliability of gas turbine, the multi-object multi-discipline reliability sensitivity analysis of BTRRC was accomplished from a probabilistic prospective by considering nonlinear material attributes and dynamic loads. Firstly, multiply response surface model（MRSM） was proposed and the mathematical model of this method was established based on quadratic function. Secondly, the BTRRC was decomposed into three sub-components（turbine disk, blade and casing）, and then the single response surface functions（SRSFs） of three structures were built in line with the basic idea of MRSM. Thirdly, the response surface function（MRSM） of BTRRC was reshaped by coordinating SRSFs. From the analysis, it is acquired to probabilistic distribution characteristics of input-output variables, failure probabilities of blade-tip clearance under different static blade-tip clearances δ and major factors impacting BTRRC. Considering the reliability and efficiency of gas turbine, δ=1.87 mm is an optimally acceptable option for rational BTRRC. Through the comparison of three analysis methods（Monte Carlo method, traditional response surface method and MRSM）, the results show that MRSM has higher accuracy and higher efficiency in reliability sensitivity analysis of BTRRC. These strengths are likely to become more prominent with the increasing times of simulations. The present study offers an effective and promising approach for reliability sensitivity analysis and optimal design of complex dynamic assembly relationship.     

钢闸门主梁可靠度敏感性分析

介绍了自适应重要抽样方法的基本原理,定义了均值敏感性因子和标准差敏感性因子.最后采用算例验证了自适应重要抽样方法分析钢闸门系统可靠度敏感性的有效性.由分析可得以下结论,当不考虑抗力间的相关性时,荷载、受剪破坏抗力和弯剪复合破坏抗力的敏感性因子最大.当考虑抗力间的相关性后,受弯破坏抗力、受剪破坏抗力、弯剪复合破坏抗力的敏感性因子都随抗力间相关系数的增大而明显增大,但是抗力间的相关性对上下翼缘厚度、面板厚度和腹板厚度的敏感性因子基本没有影响.抗力间相关性越高,3种失效模式抗力的敏感性因子间的差别越小.变量的均值敏感性因子和标准差敏感性因子是高度相关的,都可以用来识别最敏感的随机变量.