构件结构可靠度对随机变量的灵敏度分析

本文从计算构件结构可靠度的几何法出发,给出了构件可靠度对随机变量的数学特征及对极限状态方程参数灵敏度的计算方法,并通过算例说明了对同一构件,在采用不同的权限状态方程时,虽然其可靠度指标相同,但可靠度指标对随机变量的灵敏度却有较大的变异性.     

构件结构可靠度对随机变量的灵敏度分析

本文从计算构件的结构可靠度的几何法出发，给出了构件可靠度对随机变量的数学特征及对极限状态方程参数灵敏度的计算方法，并通过算例说明了对同一构件，在采用不同的限极状态方程时，虽然其可靠度指标相同，但可靠度指标对随机变量的灵敏度却有较大的变异性。     

管道弯曲共振的工程计算与应用

阐述了自由约束梁在弯曲振动时,一阶振型在工程应用中的理论以及相关振动参数的计算问题。以管道为例,利用构件弯曲共振疲劳试验的加载方法,建立了两端集中质量的计算处理模型,给出了共振频率、节点位置、应变(应力)、输入功率、最大激振力等振动参数的计算方法,介绍了一种新的激振器设计原理,设计、制造出一种试验装置并完成相关试验。试验结果表明,该计算方法正确可行,试验装置结构设计合理。     

基于动态检测农机零部件疲劳破坏与改进设计的研究

介绍了一种自行研制的测试仪器随农机工作时动态检测记录农机零件、构件危险点的应力-应变及振动,借助计算机的计算分析,可以科学、定量地给出农机零件、构件危险点应力的大小及振动影响。为解决农业机械中的零件、构件工作时产生的疲劳破坏提供了科学依据。     

机械零件限制振动响应可靠度的计算模型

介绍了机械零件限制振动响应可靠度的计算模型。把机械零件的振动响应处理为随机变量,使用可靠性分析法确定零件限制振动响应的可靠度,文中给出了应用实例。     

随机参数轴盘扭振结构系统动力特性优化设计

研究具有随机参数的轴盘扭转振动系统动力特性的可靠性优化设计问题。给出在考虑结构材料密度和切变弹性模量为随机变量时,结构系统动力特性数字特征的计算方法,建立以轴和盘的几何尺寸为设计变量,结构总质量均值极小化为目标函数,满足基频或频率禁区可靠性约束的结构系统动力优化设计数学模型,利用复合形法求解。通过算例表明该模型和方法是合理与有效的。     

大型箱形梁振动时效工艺参数确定的数值模拟

针对葛洲坝二号船闸叠梁门结构,按照行业标准,采用有限元方法进行了振动时效工艺参数的数值模拟,给出了叠梁门结构前5阶固有频率、振型和振幅频率曲线,得到了振动时效减小叠梁门结构焊接残余应力的重要工艺参数.该研究方法和结论为大型箱形梁结构及其它重大焊接构件振动时效工艺参数确定提供了有价值的参考意见.     

基于有限元法的重大焊接结构振动时效工艺参数研究

依据行业标准,采用有限元方法对水轮机座环进行了动力学分析.给出了座环前4阶固有频率、振型和振幅频率曲线,并得到了振动时效减小座环上对接焊缝残余应力的重要工艺参数.该研究方法和结论为大型座环及其它重大焊接构件振动时效工艺参数确定提供了有价值的参考意见和理论依据.     

工程结构振动可靠性分析方法初探

从工程上常用的振动设计准则出发,定义了振动问题的破坏模式,给出了以结构自振频率和外载频率为基本随机变量的安全边界方程。从单自由度振动的可靠性分析推至多自由度振动的可靠性分析。对于具有多个破坏模式的振动系统,给出了一个有效的删除次要模式的工程准则。文中还讨论了一些设计参数对结构可靠性的影响。     

对振动时效三个主要参数的探讨

对振动时效工艺参数的确定方法 ,进行了理论上的比较研究。根据工程力学和振动力学理论 ,振动时效动应力的选择应考虑构件在高频振动时的屈服强度的变化 ,振动频率应考虑残余应力的分布状态和构件的振型 ,振动时间的确定仅仅以单自由度振动方程为依据的现场判据方法是不全面的     

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。     

RESEARCH PROGRESS ON STRUCTURAL FATIGUE RELIABILITY DESIGN AND ANALYSIS METHODS OF CHINESE RAILWAY VEHICLES

A state-of-art review is given to the new advances on fatigue reliability design and analysis methods of Chinese railway vehicle's structures.First,the structures are subject to a complicated random fatigue stressing history and this history should be determined by combining dynamic simula- tion and on-line inspection.Second,the random fatigue constitutions belong to an intrinsic fatigue phenomenon and a probabilistic model is developed to well describe them with two measurements of survival probability and confidence,similar model is also presented for the random stress-life rela- tions and extrapolated appropriately into long fatigue life regime.Third,concept of the fatigue limit should be understood as the fatigue strength at a given fatigue life and a so-called local Basquin model method is proposed for measuring the random strengths.In addition,drawing and application methods of the Goodman-Smith diagram for integrally characterizing the random fatigue strengths are established in terms of ten kilometers.Fourth,a reliability stress-based method is constructed with a consideration of the random constitutive relations.These new advances form a new frame work for railway fatigue reliability design and analysis.     

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。     

应变疲劳可靠性理论与方法的新进展

介绍概率应变疲劳试验法、评价模型和损伤随机演化机制方面的新进展。突破经典极大似然法在参考试验载荷之外的单试样限制，提出新的广义极大似然疲劳试验法。新发现随机循环应力—应变响应现象并建立其概率模型。新发展概率疲劳应变一寿命模型。概率模型参数由称为广义极大似然法的方法确定，在整体数据层面综合考虑数据分散性规律与样本量对概率评价的影响。考虑随机应力—应变关系反映“随机应变载荷”、随机应变—寿命关系揭示材料的“应变强度”，提出随机应变载荷—强度干涉恒幅可靠性模型，与Keciguliu的递推法结合可进行变幅和应变载荷谱下的可靠性分析，形成了应变疲劳可靠性理论和方法的新体系。进一步根据有效短裂纹准则，揭示疲劳性能随机及演化性的本质原因源于主导有效短裂纹萌生区域及其裂尖区域微观结构扩展条件的差异及演化性；随机疲劳裂纹扩展、应变—寿命和应力—应变关系是3个关联的随机疲劳关系；疲劳损伤是一个由初始混沌状态，到独立无关的随机状态，然后到史相关随机状态的演化过程。     

Design optimization of a wind turbine gear transmission based on fatigue reliability sensitivity

Fatigue failure of gear transmission is one of the key factors that restrict the performance and service life of wind turbines. One of the major concerns in gear transmission under random loading conditions is the disregard of dynamic fatigue reliability in conventional design methods. Various issues, such as overweight structure or insufficient fatigue reliability, require continuous improvements in the reliability-based design optimization (RBDO) methodology. In this work, a novel gear transmission optimization model based on dynamic fatigue reliability sensitivity is developed to predict the optimal structural parameters of a wind turbine gear transmission. In the model, the dynamic fatigue reliability of the gear transmission is evaluated based on stress–strength interference theory. Design variables are determined based on the reliability sensitivity and correlation coefficient of the initial design parameters. The optimal structural parameters with the minimum volume are identified using the genetic algorithm in consideration of the dynamic fatigue reliability constraints. Comparison of the initial and optimized structures shows that the volume decreases by 3.58% while ensuring fatigue reliability. This work provides new insights into the RBDO of transmission systems from the perspective of reliability sensitivity.     

基于信息熵下的结构强度与外载的广义可靠度

针对实际工程问题中存在着多种不确定因素的情况 ,为把模糊随机结构的广义可靠度问题能够利用较为成熟的随机结构的可靠度算法计算。本文提出利用信息熵理论对随机和模糊两个不同的集合之间建立映射关系 ,利用这种关系实现模糊集合到随机集合上的等效变换关系。首先定义了强度和载荷是模糊变量下高、中、低强度和载荷的隶属函数。然后分别建立外载为随机变量而强度是模糊变量、外载和强度均为模糊变量、以及结构状态为模糊情况下的广义可靠度表达式。最后给出了模糊随机结构系统下的广义可靠度表达式。     

应变疲劳可靠性分析的现状及展望

未来是应用塑性变形知识解决结构失效问题的时代,应变疲劳可靠性分析是其中重要问题之一,它在90年代才引起注意,文献很少。现有方法假设Coffin-Manson循环应变—寿命（CSL）关系中的疲劳强度和塑性系数为独立随机变量,强度和塑性指数为常数,实际上它们都是拟合试验数据的相关随机变量。因此,只适于缺乏试验数据时的近似分析。试验揭示了材料的循环应力一应变（CSS）响应存在很大分散性。考虑这一分散性和CSL与CSS关系中材料常数的相关性,建立新的方法是未来值得研究的基础课题。建立考虑平均应变/应力影响和多轴方法,使之应用于工程实践是值得进一步研究的重要课题。     

基于层级有限元法的大型航空行星机构可靠性优化设计

大型航空行星机构作为多种重型航空器传动系统的基础与核心,它的可靠性水平在很大程度上制约着航空器的经济可承受性与服役安全性。将某型号重型直升机行星机构作为研究对象,以保证和提高该系统的疲劳可靠性水平为目标,利用层级有限元法计算系统全局弹性行为耦合作用下的轮齿疲劳载荷历程,并基于齿轮低周疲劳试验与最小次序统计量转化方法拟合出轮齿概率疲劳强度,为系统可靠性预测模型提供经济有效的载荷与强度输入变量。据此,建立从大型航空行星机构关键结构要素到系统可靠性指标的映射路径,提出可靠性驱动的行星机构结构尺寸多目标优化设计新方法。最后,分析了内齿圈轮缘厚度与行星架基板厚度对行星轮系疲劳可靠性的影响规律,并得到了指定型号的大型航空行星机构的轮缘与基板尺寸最佳刚度匹配结果,最大限度地发挥了核心结构要素的刚度潜力,以此平衡大型航空行星装备在可靠性与轻量化要求之间的矛盾。     

多级载荷作用下剩余强度模型的结构元件疲劳可靠性分析

对于多级载荷作用下的结构元件,利用剩余强度模型分析其疲劳可靠性问题。首先运用等强度退化量原理推导出多级载荷下的剩余强度模型公式,并从此公式出发利用矩法得到剩余强度随载荷循环数下的均值和方差,其中考虑了等效作用次数的随机性。最后利用得到的剩余强度的数字特征,基于其满足正态分布的假设,根据一次二阶矩法计算出结构元件的疲劳可靠度。通过算例考察了本文方法的可行性和有效性。     

随机振动环境下结构的疲劳失效分析

讨论了随机振动响应的统计特性分析、结构响应的动应力与常规疲劳载荷的关 系,如何将结构响应动应力等价为常规的静力疲劳载荷,利用Ｓ－Ｎ曲线和名义应 力法对结构寿命的估算方法等。完成了用功率谱密度表示的随机振动载荷作用下悬 臂板结构的响应分析以及疲劳寿命估计。