已知部分母体信息的结构可靠性评估

本文阐述了正态强度母体部分信息已知时所具有的工程背景和意义,从理论上证明了给定条件下的可靠性置信下限对应的置信度等于未知参数的单侧区间估计的置信度.文中着重对变差系数已知的情况进行了讨论,根据长期的工程经验和擞据积累,给出了一些典型结构的强度变差系数,用算例说明了此方法的适用性和优越性。最后指出:为了给出极小子样的可靠性评估的合适的结论,应尽量采用变差系数已知的评估方法;为了方便和促进结构可靠性设计与分析,应该制定变差系数规范。     

结构可靠性检验的CV方法

在变差系数已知的条件下，推导了结构可靠性检验的ＣＶ方法、此方法的检验效率高于σ法和ｓ法，这对于小样本的可靠性检验具有重要价值。     

已知变差系数的结构强度序贯检验方法

介绍结构可靠性检验的概念和各种强度检验方法的特点，对已知变差系数（Cv法）的均值检验和个值检验方法进行改进，利用可靠性安全系数和各种强度与载荷系数，给出无量纲的判别准则。将变差系数不变的条件引入到序贯检验方法中，推导出新的结构强度检验方法，分析检验变量与均值法的差异，得到两者的近似关系。计算与分析结果表明，均值法效率略高于序贯法，两者分别适用于强度设计裕量较小和较大的情况，扩大了Cv检验方法的使用范围，使检验样本量最小，提高了检验效率；个值法效率最低，不建议采用。     

已知应力和强度变差系数的结构可靠性置信下限

对于正态——正态型模式，本文在应力和强度的变差系数均已知的条件下，给出了其结构可靠性的置信下限。     

结构可靠性设计的Bayes及Fiducial模式

本文对结构强度及载荷变差系数分别未知的情况,推导了共轭型先验分布时结构可靠性安全系数的Bayes精确限,它由广义非中心t分布的非线性方程给出。当取无信息先验分布时,安全系数的Bayes限与Fiducial限相等。据此已算出了结构可靠性设计的安全系数上限数表。同时,还推导了强度及载荷变差系数均未知时,安全系数上限满足的积分方程。     

实用V带传动系统可靠度计算

利用可靠性设计原理，在常规设计基础上，借助于变差系数，介绍了V带传动的可靠度计算方法，并给出了V带传动可靠度计算实例。     

二维变差系数置信限公式

提出了二维变差系数的概念，给出了二维变差系数置信限公式，从而可以综合利用当前数据和经验数据确定变差系数的单侧置信上限、单侧置信下限和双侧置信区间。     

窄V带传动的可靠性设计研究

考虑与失效相关的内容,利用变差系数等可靠性理论和常规设计方法,推导出窄V带传动的可靠度计算通用公式,使窄V带传动的可靠性设计更趋于合理和完善.     

基于改进一次二阶矩方法的数字液压阀可靠性研究

以某增量式数字液压阀为研究对象,采用改进一次二阶矩方法作为可靠度计算的数值方法。首先根据某增量式数字液压阀结构建立可靠性极限状态方程,结合工程经验考虑结构抗力的材料不定性系数K_m和荷载的几何不定性系数K_A;然后通过MATLAB编程找到理想验算点;最后得到了极限状态方程的可靠性系数β和数字液压阀在供油压力为7 MPa,阀芯开度为5 mm时,工况下的可靠度为0.9924。将结构可靠性数值方法与数字阀相结合,得到一套有效的数字阀可靠性计算方法,利用经验数据计算可靠度,节约成本,简化了可靠性实验流程,对液压系统的可靠性分析具有一定的指导和借鉴意义。     

具有局部应力集中的机械零件结构可靠性分析

针对具有局部应力集中的机械零件对实际工程结构的损害问题,采用神经网络技术模拟基本随机变量和应力集中系数之间的关系,能够直接获得应力集中系数的显性表达式。在这个基础上,将神经网络技术获得的应力集中系数的显性表达式和可靠性理论相结合,解决应力集中情况下的机械零件结构可靠性问题。结果表明:模拟得到的应力集中系数显性表达式能够直接应用到机械零件的可靠性分析中,获得可靠性计算结果。这将为工程结构的可靠性分析提供了理论依据,而且提出了机械零件结构可靠性分析的新方法。     

系统可靠性灵敏度分析方法及其应用研究

基于已有的单个失效模式可靠性灵敏度分析,建立多模式串、并联系统失效概率对基本变量分布参数的灵敏度分析方法,着重研究多模式并联系统可靠性灵敏度分析的近似方法.该方法以数字模拟为基础,根据样本点对系统失效概率的贡献,对计算失效概率的所有样本点进行筛选,并由筛选出的样本点线性回归模拟并联系统失效域,得到等价的单个线性极限状态方程,从而将多模式并联系统的可靠性灵敏度分析等价转换为单个模式的灵敏度分析.对于多模式串联系统的可靠性灵敏度分析,文中采用的方法是将串联系统的失效概率精确转换成单个模式失效概率与多个模式并联系统失效概率的代数和,然后逐项进行灵敏度分析,进而得到串联系统的可靠性灵敏度.对于结构系统的极限状态方程含有复杂综合随机变量的灵敏度分析问题,提出一种基于二次回归分析的近似处理方法,通过推导的综合随机变量分布参数对基本变量分布参数的偏导数公式和复合函数求导法则,最终得到复杂多模式系统失效概率对基本变量分布参数的灵敏度.文中用理论数值算例验证所提算法的精度与可行性,并将所提方法推广应用到工程算例中,验证其工程应用价值.     

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。     

随机参数板梁组合结构的动力特性分析

以随机物理参数板梁组合结构为对象,研究了基于概率的结构动力特性分析方法。利用随机因子法,建立了考虑结构弹性模量和质量密度同时具有随机性时结构的刚度矩阵和质量矩阵;从结构振动的瑞利商表达式出发,利用代数综合法推导出结构特征值随机变量数字特征的计算表达式。通过算例,分析了结构物理参数随机性对结构动力特性的影响,并表明文中模型和方法的合理性与可行性。     

基于信息熵理论中的含模糊参数的响应面法

利用信息熵理论中的概率熵与模糊熵之间的关系式，建立两类不同性质变量之间的转换关系，然后利用这种关系建立一种新型的含有模糊随机变量的响应面法，或根据不确定的信息量，用最大熵法直接建立近似的概率密度函数表达式，算例显示本文方法的可行性和有效性，最后指出，如果结合并行算法，可以从根本上解决响应面法计算效率不高的缺点，使响应面法可用于大型结构的可靠性分析。     

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。     

基于自适应重要抽样的可靠性灵敏度分析方法

针对隐式极限状态方程的小失效概率问题,提出基于自适应重要抽样的可靠性灵敏度分析方法,给出该方法的具体实现步骤.所提方法从重要抽样抽取的所有样本点中选取合适的样本,利用回归分析和隐函数求导法则,求取失效概率对基本变量分布参数的灵敏度.所提算法的精度首先用有精确解的问题进行验证,然后在工程实例中进行应用.研究结果表明,与Monte Carlo可靠性灵敏度方法相比,所提方法具有计算精度相近但计算工作量小的优点,这种优点在失效概率小的情况下体现得更加充分.     

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.     

考虑疲劳本构随机性的结构应力疲劳可靠性分析方法

提出考虑疲劳本构关系随机性的结构应力疲劳可靠性分析方法。视循环本构模型的材料常数为相关随机变量,考虑存活概率和置信度2个概率测度,与疲劳试验有机结合,应用极大似然原理建立随机疲劳本构的概率模型。随机疲劳强度即概率S－N关系也用2个概率测度下表征,并考虑从中短到长寿命阶段的可能工程实践范围。基于载荷史服从疲劳本构关系产生随机应力载荷、给定寿命时概率S－N关系揭示结构强度分布的观点,建立随机应力载荷—强度干涉可靠性分析模型,可实现任意概率水平的可靠性寿命预测和可靠度评定。中国铁路货车RD2型车轴的可靠性寿命预测和可靠性评定,说明了方法的有效性。     

机械结构系统模糊可靠性分析的数字计算方法

基于模糊可靠性问题向随机可靠性问题的数学转换,提出了应力和强度均为模糊变量时机械结构模糊可靠性分析的数字计算模型,在该模型中与截集水平对应的模糊应力和模糊强度首先被转化为普通的区间,然后在该普通区间上引入合适的概率分布,即可采用随机可靠性模型得到与截集水平对应的模糊失效概率,以此模糊失效概率为被积函数,以模糊应力的截集水平和模糊强度的截集水平为两个积分变量进行二重积分,并以0和1作为两个截集水平的积分限,即可得到机械结构系统的模糊失效概率。在所提方法的基础上,还提出了同时考虑基本变量模糊性和失效/安全域模糊性的失效概率计算公式。所提方法与模糊线性回归相结合,可用于计算具有多个基本模糊变量的机械结构系统的模糊失效概率。     

结构耐久性与经济寿命内损伤容限分析及软件

基于耐久性试验数据,给出结构在任意时刻裂纹(相对小裂纹)的概率分布形式,并对结构在经济寿命内进行损伤容限分析,确保结构在经济寿命内的安全性.裂纹的概率分布来源于耐久性试验数据,评估结果比较可靠,避免在经济寿命内进行损伤容限分析时采用假定的裂纹分布.该方法兼顾结构寿命与安全性一体化的要求,并编制相应的计算软件.分析结果表明,在损伤容限分析时即使临界裂纹尺寸大于经济修理极限,在经济寿命内结构仍然存在发生破坏的可能,因此,研究在经济寿命内裂纹的概率分布,并进行损伤容限分析是必要的.软件采用VB语言编写,操作简便,具有良好的应用价值和应用前景.