非正态分布参数的车辆零件可靠性稳健设计

将可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度技术与稳健设计方法相结合,讨论了具有非正态分布参数的车辆零件的可靠性稳健设计问题,提出了可靠性稳健设计的计算方法。把可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中,将可靠性稳健设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题。在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,通过计算机程序可以实现具有非正态分布参数的车辆零件的可靠性稳健设计,迅速准确地得到具有非正态分布参数的车辆零件的可靠性稳健设计信息。数值算例表明所提出的方法是一种非常方便和实用的可靠性稳健设计方法。     

非正态随机参数的机械零件的可靠性稳健设计

将可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度技术与稳健设计方法相结合,讨论具有非正态随机参数的机械零件的可靠性稳健设计问题,提出可靠性稳健设计的计算方法。将可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中,将可靠性稳健设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题。利用四阶矩技术在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,通过计算机程序可以实现具有非正态随机参数的机械零件的可靠性稳健设计,迅速准确地得到具有非正态随机参数的机械零件的可靠性稳健设计信息。数值算例表明文中所提方法是一种非常方便和实用的可靠性稳健设计方法。     

Reliability-based robust design optimization of vehicle components,Part I: Theory

The reliability-based design optimization, the reliability sensitivity analysis and robust design method are employed to present a practical and effective approach for reliability-based robust design optimization of vehicle components. A procedure for reliability-based robust design optimization of vehicle components is proposed. Application of the method is illustrated by reliability-based robust design optimization of axle and spring. Numerical results have shown that the proposed method can be trusted to perform reliability-based robust design optimization of vehicle components.     

随机连续杆纵向振动系统频率可靠性稳健分析

为解决工程实际中常见的参数为任意分布的动态结构系统的可靠性稳健设计问题,在参数为正态分布的随机动态结构系统频率可靠性研究基础上,应用Edgeworth级数法,把服从任意分布的标准化了的随机变量的概率分布函数近似展开成标准正态分布函数的方式,提出了系统的频率可靠性及其灵敏度分析方法。在此基础上,综合运用稳健和优化设计方法,提出了任意分布的随机动态结构系统的频率可靠性稳健设计方法,确保系统在各种不确定因素的干扰下,仍保持较高的可靠稳定性,进而提高系统的工作性能和质量。以工程实际中常见的具有任意分布的随机连续杆纵向振动系统为例进行频率可靠性稳健设计,将理论方法与工程实践相结合,进一步证明了所提方法的有效性和实用性。     

电梯系统垂直振动的频率敏感度分析与鲁棒设计

考虑曳引绳刚度在电梯运行过程中具有变刚度的特性,利用Lagrange方程对电梯系统建立了7自由度的振动微分方程,通过试验设计方法得出随机变量与系统频率响应的数值关系,利用人工神经网络技术获得随机变量与频率响应之间的显性函数关系式。根据激振频率与固有频率之比不超过规定值的关系准则,定义了电梯系统纵向振动的可靠性模式,运用频率可靠性分析方法,提出多频激励情况下的系统的频率可靠性及其敏感度的分析方法。在此基础上,结合可靠性敏感度理论与稳健设计方法,将可靠性敏感度融入到目标优化设计中,建立系统频率可靠性鲁棒设计模型。通过工程算例,将可靠性敏感度理论和稳健设计方法应用到电梯系统设计当中,得到满足鲁棒设计要求的随机参数值。结果表明,该方法具有较高的计算效率和求解精度,可以作为电梯系统稳健设计的理论依据。     

非正态分布参数扭杆的可靠性优化设计

讨论了随机参数服从非正态分布扭杆的可靠性优化设计问题。在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下，应用随机摄动法和Edgeworth级数方法对扭杆进行可靠性优化设计，通过计算机程序实现随机参数服从非正态分布的扭杆可靠性优化设计，迅速准确地得到了扭杆的可靠性优化设计信息．     

整体法兰的可靠性稳健优化设计

将可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度分析技术与稳健设计方法相结合，讨论整体法兰的可靠性稳健优化设计问题，提出可靠性稳健优化设计的计算方法。把可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中，将可靠性稳健优化设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题。数值算例表明所提出的数值计算方法是一种非常方便和实用的可靠性稳健优化设计方法。     

多跨转子系统频率可靠性灵敏度与稳健设计

以多跨转子系统H858型离心式压缩机为研究对象,利用MSC.Patran&Nastran有限元软件对该转子系统弯曲振动情况下的固有频率进行分析,依据动态结构系统固有频率与激振频率差的绝对值不超过规定值的关系准则,定义随机动态结构系统的失效模式,并以频率可靠性理论为基础,根据结构系统失效模式为串联模式的定义,推导出参数为正态分布的系统的频率可靠度及其频率可靠性灵敏度的计算公式,同时将可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度技术与稳健设计方法相结合,将频率可靠性灵敏度融入到可靠性优化设计模型中,建立频率可靠性稳健设计的模型。并将频率可靠性灵敏度理论与稳健设计方法应用到多跨转子系统的可靠性相关问题分析中,进一步验证该理论的有效性,为工程实际中转子系统的设计提供理论依据,具有一定的现实意义。     

基于多目标非耦合优化策略的可靠性稳健优化设计

以实现多目标问题的可靠性稳健优化设计为目标,通过对目标函数和约束条件进行灵敏度分析,生成目标函数和约束函数的灵敏度附加项,建立了基于灵敏度附加目标函数的可靠性稳健优化设计模型;基于独立公理,使用正交试验和方差分析技术确定设计变量对各个设计目标的影响程度,将设计参数按无耦合或准耦合设计形式分组,把多目标优化问题单目标化,避免多个设计目标之间的反复权衡;结合增广乘子法,应用MATLAB的优化和符号工具箱来实现钳形盘式制动器的可靠性稳健优化设计。算例表明,提出的稳健设计方法具有较高的精度和可靠度。     

基于四阶矩技术的连杆的可靠性灵敏度设计

基于四阶矩技术,提出了1种连杆的可靠性灵敏度设计的数值计算方法,并对这种计算方法的精确性做了比较,给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了非正态分布参数的改变对连杆可靠性的影响,为分析和修改连杆的可靠性提供了理论依据.     

随机与区间不确定下基于近似灵敏度的序列

为解决复杂系统多学科可靠性设计优化过程中由于存在多源不确定性和多层嵌套而导致的计算效率低的问题,将近似灵敏度技术与两级集成系统综合策略(Bi-level integrated system synthesis,BLISS)和功能测度法集成,提出一种能同时处理随机和区间不确定性的序列化多学科可靠性设计优化方法。基于概率论和凸模型对混合不确定性进行量化,提出一种随机和区间不确定性下的混合可靠性评价指标,并基于功能测度法建立多学科可靠性设计优化模型。采用近似灵敏度信息替代实际灵敏度值,将近似灵敏度技术同时嵌入多级多学科设计优化策略和多学科可靠性分析方法中,避免每轮循环都进行全局灵敏度信息的分析与迭代,提高了计算效率。基于序列化思想同时将四层嵌套的多学科可靠性设计优化循环和三层嵌套的多学科可靠性分析过程进行解耦,形成一个单循环顺序执行的多学科可靠性设计优化过程,避免了每轮循环对整个可靠性分析模型进行迭代分析的过程,减少灵敏度分析和多学科分析次数。以汽车侧撞工程设计为例,验证了该法具有同时处理随机和区间不确定性的能力,并且计算效率较传统方法分别提高了10.98%和23.63%,表明该法具有一定工程实用价值。     

Reliability-based sensitivity of mechanical components with arbitrary distribution parameters

This paper presents a reliability-based sensitivity method for mechanical components with arbitrary distribution parameters. Techniques from the perturbation method, the Edgeworth series, the reliability-based design theory, and the sensitivity analysis approach were employed directly to calculate the reliability-based sensitivity of mechanical components on the condition that the first four moments of the original random variables are known. The reliability-based sensitivity information of the mechanical components can be accurately and quickly obtained using a practical computer program. The effects of the design parameters on the reliability of mechanical components were studied. The method presented in this paper provides the theoretic basis for the reliability-based design of mechanical components.     

空心传动轴的可靠性稳健优化设计

在以单目标为主要型式的普通可靠性优化设计模型的基础上，考虑把可靠性灵敏度也作为一个目标函数融入到可靠性优化设计中，建立起空心传动轴的多目标可靠性稳健优化设计模型。并结合实例说明可靠性稳健优化设计方法比传统设计方法更实用。     

Reliability Design for Impact Vibration of Hydraulic Pressure Pipeline Systems

The research of reliability design for impact vibration of hydraulic pressure pipeline systems is still in the primary stage,and the research of quantitative reliability of hydraulic components and system is still incomplete.On the condition of having obtained the numerical characteristics of basic random parameters,several techniques and methods including the probability statistical theory,hydraulic technique and stochastic perturbation method are employed to carry out the reliability design for impact vibration of the hydraulic pressure system.Considering the instantaneous pressure pulse of hydraulic impact in pipeline,the reliability analysis model of hydraulic pipeline system is established,and the reliability-based optimization design method is presented.The proposed method can reflect the inherent reliability of hydraulic pipe system exactly,and the desired result is obtained.The reliability design of hydraulic pipeline system is achieved by computer programs and the reliability design information of hydraulic pipeline system is obtained.This research proposes a reliability design method,which can solve the problem of the reliability-based optimization design for the hydraulic pressure system with impact vibration practically and effectively,and enhance the quantitative research on the reliability design of hydraulic pipeline system.The proposed method has generality for the reliability optimization design of hydraulic pipeline system.     

非正态分布参数的多失效模式机械系统可靠性鲁棒设计

在机械系统可靠性设计理论、可靠性灵敏度分析和鲁棒设计方法的基础上,讨论了非正态分布参数的多失效模式机械系统可靠性鲁棒设计问题,提出了非正态分布参数的多失效模式机械系统可靠性鲁棒设计的计算方法．把可靠性灵敏度融入可靠性优化设计模型之中,将机械系统可靠性鲁棒设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题．在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,可以迅速准确地得到机械系统可靠性鲁棒设计信息．     

车辆转向机构运动精度的可靠性稳健优化设计

在车辆转向机构设计中,考虑了可控因素和噪声因素对运动精度的影响,将可靠性优化和稳健设计方法相结合,以转向机构运动精度为目标函数建立转向机构的可靠性稳健优化数学模型.把运动精度的可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中,将可靠性稳健优化设计转化为满足可靠性要求的多目标优化问题.实例计算表明,考虑制造误差、运动副间隙等不确定因素的影响,可靠性稳健优化设计方法能有效保证转向机构的运动精度和可靠性.     

Reliability sensitivity-based correlation coefficient calculation in structural reliability analysis

The correlation coefficients of random variables of mechanical structures are generally chosen with experience or even ignored,which cannot actually reflect the effects of parameter uncertainties on reliability.To discuss the selection problem of the correlation coefficients from the reliability-based sensitivity point of view,the theory principle of the problem is established based on the results of the reliability sensitivity,and the criterion of correlation among random variables is shown.The values of the correlation coefficients are obtained according to the proposed principle and the reliability sensitivity problem is discussed.Numerical studies have shown the following results:(1) If the sensitivity value of correlation coefficient ρ is less than(at what magnitude 0.000 01),then the correlation could be ignored,which could simplify the procedure without introducing additional error.(2) However,as the difference between ρs,that is the most sensitive to the reliability,and ρR,that is with the smallest reliability,is less than 0.001,ρs is suggested to model the dependency of random variables.This could ensure the robust quality of system without the loss of safety requirement.(3) In the case of |Eabs|ρ0.001 and also |Erel|ρ0.001,ρR should be employed to quantify the correlation among random variables in order to ensure the accuracy of reliability analysis.Application of the proposed approach could provide a practical routine for mechanical design and manufactory to study the reliability and reliability-based sensitivity of basic design variables in mechanical reliability analysis and design.     

直齿轮耦合转子系统的振动可靠性研究

为了探索随机变量对直齿轮耦合转子系统的振动可靠性的影响排序,为产品在设计阶段提供理论参考,首先,基于有限元法,建立了参数化的直齿轮耦合转子动力学模型;其次,结合随机摄动技术、可靠性设计相关理论,建立了随机响应模型和可靠性求解模型;然后,基于修正后的可靠性灵敏度计算方法,提出了针对齿轮耦合转子系统的可靠性灵敏度设计模型,研究了齿轮参数的改变对转子系统可靠性的影响;最后,在基本随机变量是混合变量的情况下,对其灵敏度进行了无量纲化,得到可靠性对各个基本随机变量的影响程度的排序.研究结果表明,对可靠性影响最大的因素为啮合角,需要严格控制.     

汽车零部件可靠性灵敏度计算和分析

讨论了汽车零部件可靠性灵敏度的计算和分析问题,提出了可靠性灵敏度分析的计算方法;研究了正态分布参数的改变对汽车零部件可靠性的影响,编制了实用的计算机程序,利用它可以迅速准确地得到汽车零部件可靠性灵敏度的设计信息,为汽车零部件的可靠性设计提供了理论依据。     

鱼雷螺钉联接结构可靠性稳健优化设计

将可靠性优化设计理论与可靠性灵敏度分析方法相结合,应用可靠性稳健设计优化理论方法,对鱼雷螺钉联接结构进行了可靠性稳健优化设计.给出了计算分析结果.为工程实际的机械产品的可靠性稳健优化设计提供了理论依据.