区间离散度与非概率可靠性的关系及影响

针对区间分析的非概率可靠性模型中变量的区间离散度对非概率可靠性指标的影响问题,基于结构非概率可靠性理论,建立了非概率可靠性指标与区间离散度的关系模型,并对非线性极限功能函数在设计点处做线性化处理,建立非线性极限功能函数状态下的非概率可靠性指标与区间离散度的近似关系模型。基于控制变量法探究了极限状态函数中设计变量的区间离散度对非概率可靠性指标的影响,并通过工程实例,验证了所建立关系模型的合理性、实用性,拓展了非概率可靠性设计理论。     

基于通用生成函数的混流制造系统脆弱性评价方法

为了解决基于状态熵的脆弱性评价方法在面对多状态系统组合爆炸问题时的困难,提出了一种基于通用生成函数的混流制造系统脆弱性量化评价方法。首先,分析求解各制造单元的状态及其概率,得到制造单元的通用生成函数,定义并计算各单元的脆性熵,建立制造单元的脆弱性分析模型;其次,根据混流制造系统结构特征和通用生成函数的串并联构造算子,得到系统通用生成函数,定义其脆性熵,基于脆性熵建立混流制造系统的脆弱性评价模型;最后,以某典型的混流制造系统为例,利用所提出的脆弱性评价方法,评估其脆弱性,并与基于状态熵的评价方法进行对比,结果表明该方法可显著提高脆弱性评价的效率。     

应力—强度干涉的直方图模型及可靠度计算的发生函数法

为解决应力与强度的精确概率分布密度函数未知时的结构可靠性分析问题,提出了一种基于通用发生函数和直方图的可靠度近似计算方法。对于应力与强度的有限个实验数据,经过统计分析后绘出其直方图。对传统的通用发生函数法进行扩展,提出了一种区间值型的发生函数。用扩展后的发生函数对应力与强度的统计直方图进行数学表征,进而提出了一种基于直方图的应力-强度干涉模型。用区间值型发生函数法对结构的极限状态函数进行组合运算,获得极限状态函数的区间值型发生函数表示。定义了极限状态函数的概率质量加权系数,通过安全域内所有概率质量的加权累加获得结构的可靠度。给出了三个典型的可靠度计算实例。实例表明,所提出的方法具有较高的可靠度计算精度,是一种有效的可靠性分析新方法。     

考虑状态模糊性时广义失效概率计算的线抽样方法

针对状态具有模糊性的广义可靠性分析问题,提出一种广义失效概率计算的线抽样方法.所提方法首先将广义失效概率的积分区域依据功能函数的取值离散化,在离散化的积分区域中极限状态函数对模糊失效域的隶属函数近似保持为常数,从而可以利用高效的线抽样方法求得广义失效概率.给出所提方法的实现步骤和原理,并用理论和工程算例证明所提方法的合理性与可行性.     

结构可靠度计算的非均匀离散化发生函数法

发生函数法是结构可靠性分析和多状态系统性能评估的重要工具,现有发生函数法存在计算效率低、计算精度差的问题。在发生函数法中提出非均匀离散化方法和近似项合并技术,即运用最优化方法求解安全裕度函数最危险点(最小值),以最危险点为中心对各变量按幂函数进行非均匀离散化,采取非等距直方图法计算各变量发生函数,检验离散效果是否达到最佳,最后计算系统可靠度值。发生函数的非均匀离散化方法在系统性能状态个数不变的情况下,提高了计算精度和效率,避免了增加系统性能状态个数带来的组合爆炸问题。新方法充分考虑了结构可靠度计算的误差形成机理和MATLAB编程的可行性,为涉及多变量非线性极限状态函数的结构可靠度快速、高效计算提供有效工具。     

变胞机构多失效模式运动可靠性分析与优化

针对含概率随机变量和非概率区间变量的面向任务可控变胞机构的多失效模式运动可靠性模型,提出了一种可靠度计算的方法,该方法根据可靠性变量生成含有概率信息的状态空间,结合多失效模式的失效功能函数及其变量的相关性函数生成的安全空间函数,得到变量状态空间中的安全空间,对其求解或空间离散化计算得出可靠度.在此基础上,提出了多失效模式的变胞机构运动可靠性的优化方法,得出满足约束条件的最优目标函数值及优化变量对应的可靠度分布情况.运用所提出的方法对实例中的变胞码垛机器人系统运动可靠性模型进行分析与优化,通过与传统的计算方法进行对比,验证了所提方法的准确性.研究工作为变胞机构可靠性的研究提供了参考.     

面向离散化临界状态空间的重要抽样法

对于呈现非正态、小概率、非线性特征的功能函数，传统的结构失效概率计算方法很难以较低成本获得满意精度。为克服现有方法的不足，将通用生成函数与重要抽样原理有机结合，提出面向离散化临界状态空间的UGF-重要抽样法。对随机变量进行低密度离散化，通过复合运算获得结构通用生成函数，由此将随机空间划分为失效域、临界域和可靠域。失效域失效概率由结构通用生成函数直接获得，而临界域失效概率主要借助针对域内热点焦元的重要抽样法求取，两区域失效概率之和即为结构失效概率估计值。数值算例验证了所提方法的合理性和可行性。新方法既能发挥通用生成函数对任意分布随机变量和非线性功能函数的普适性，又借助重要抽样技术避免了组合爆炸，从而为涉及复杂功能函数的结构可靠度快速、精确计算开辟可行途径。     

基于凸集模型的非概率可靠性灵敏度分析

可靠性灵敏度能够确定可靠度和不确定变量分布参数的内在联系,对可靠性分析和设计具有指导作用。本文将非概率可靠性灵敏度指标定义为非概率可靠性指标对变量分布参数的偏导数,提出了一种基于椭球凸集模型的非概率可靠性灵敏度分析方法。推导了线性极限状态函数的非概率可靠性灵敏度的解析公式。对于非线性极限状态函数,通过将极限状态函数在两种不同线性化位置进行泰勒一阶展开,分别给出了非概率可靠性灵敏度分析的近似解析解。算例分析结果表明文中所提方法有效可行。     

结构可靠度求解的自适应细分-重要抽样法

传统的结构可靠度求解方法在处理呈非正态、多变量、小失效概率以及功能函数非线性的问题时,很难以较低成本获得满意的精度。为克服现有方法的不足,将通用生成函数、自适应细分原理和重要抽样技术相结合,提出结构可靠度求解的自适应细分-重要抽样法。根据自适应细分原理,对临界域进行细分,减少离散区间长度,通过递归操作对随机变量进行非均匀自适应细分,得到失效域概率以及细分后的临界域,并由复合运算获得临界域的结构通用生成函数。临界域失效概率由针对域内热点焦元的重要抽样技术获得,失效域概率与临界域失效概率之和即为结构失效概率估计值。算例分析表明,新方法的计算误差明显小于传统方法,同时借助重要抽样技术提高了计算效率。     

基于通用生成函数的结构可靠性优化策略

为提高工程结构可靠性设计优化(RBDO)的求解精度,提出一种基于通用生成函数(UGF)的RBDO新方法.一方面通过系列响应面建立设计变量与概率指标的动态映射,消除传统双循环算法的内层循环;另一方面引入UGF进行可靠性分析,避开传统矩法在处理随机变量非正态、功能函数高度非线性问题时精度低或无法收敛的劣势.同时,结合非均匀...     

工程机械柔性机械臂振动的混合可靠性分析

基于概率-区间混合不确定性模型及结构可靠性分析方法,针对工程机械多关节柔性机械臂的振动可靠性进行研究。根据机械臂不确定参数的信息完备程度,通过概率变量和区间变量对不确定参数进行度量。基于柔性臂架有限元仿真数据,构建机械臂参数与结构固有频率关系的径向基函数代理模型,进而通过概率-区间混合可靠性分析方法对机械臂共振的失效概率进行区间估计。最后将该方法应用于实际产品,通过工程实例验证了方法的有效性。     

基于随机无网格伽辽金法的结构可靠性分析

基于摄动随机无网格伽辽金法（perturbation stochastic element-free Galerkin method，PSEFGM）进行随机结构的可靠性分析。摄动随机无网格伽辽金法具有不需要划分单元和精度高等特点。数值实例表明，在随机结构的可靠性分析方面随机无网格迦辽金法具有优良的特点和应用前景。     

Improved reliability analysis method based on the failure assessment diagram

With the uncertainties related to operating conditions,in-service non-destructive testing(NDT) measurements and material properties considered in the structural integrity assessment,probabilistic analysis based on the failure assessment diagram(FAD) approach has recently become an important concern.However,the point density revealing the probabilistic distribution characteristics of the assessment points is usually ignored.To obtain more detailed and direct knowledge from the reliability analysis,an improved probabilistic fracture mechanics(PFM) assessment method is proposed.By integrating 2D kernel density estimation(KDE) technology into the traditional probabilistic assessment,the probabilistic density of the randomly distributed assessment points is visualized in the assessment diagram.Moreover,a modified interval sensitivity analysis is implemented and compared with probabilistic sensitivity analysis.The improved reliability analysis method is applied to the assessment of a high pressure pipe containing an axial internal semi-elliptical surface crack.The results indicate that these two methods can give consistent sensitivities of input parameters,but the interval sensitivity analysis is computationally more efficient.Meanwhile,the point density distribution and its contour are plotted in the FAD,thereby better revealing the characteristics of PFM assessment.This study provides a powerful tool for the reliability analysis of critical structures.     

基于ANSYS的结构可靠性分析

对有限元分析软件ANSYS的概率分析功能做了简单的介绍，提出了利用ANSYS概率分析功能对结构进行可靠性分析的方法，通过一个具体的实例说明了用ANSYS概率分析功能实现结构可靠性分析的可行性。从而为其它复杂结构的可靠性分析提供了新的方法。     

用随机无网格点插值法分析齿轮弯曲疲劳强度的可靠性

用摄动随机无网格点插值法（PSMPIM）分析了齿轮弯曲疲劳强度的可靠性。在无网格点插值法中，所求解问题的域由分布的节点表示；并且利用具有Delta函数性质的多项式进行节点插值，为此，很容易类似有限元法一样处理本质边界条件。同时利用摄动技术，建立了随机结构分析的摄动随机无网格点插值法。并应用随机无网格点插值法分析了齿轮弯曲疲劳强度的可靠性。数值实例表明在随机结构分析与可靠性计算方面随机无网格法具有明显的优势。     

基于概率模型检测的机电系统动态可靠性评价

为克服传统动态可靠性分析方法的不足,提出基于概率模型检测的机电系统动态可靠性评价方法。介绍了概率模型检测的概念及概率模型检测工具PRISM。用形式化建模语言描述系统单元的状态变迁过程,建立了机电系统的形式化模型。利用连续随机逻辑对机电系统可靠性评价指标进行形式化描述,建立了可靠性指标的规约表达式,借助概率模型检测工具自动解算可靠性指标,实现了基于概率模型检测的机电系统动态可靠性评价。所提方法建模过程简单,能有效提高机电系统动态可靠性分析的效率。     

结构凸集—概率混合可靠性分析的新方法

对凸集不确定性和随机变量共存的结构混合可靠性模型行研究,以解决部分参量统计信息不足时的结构可靠性评定问题。基于Info-gap理论,建立一种统一的结构非概率可靠性模型,由此导出一种与概率可靠性方法等价的椭球非概率可靠性模型。用一种特定的椭球凸集模型描述随机变量不确定性,与一般性的凸集模型复合,将凸集不确定性和随机变量共存的混合可靠性问题统一为非概率可靠性问题。基于非概率可靠性方法,提出一种一般性的凸集-概率混合可靠性方法。给出的混合可靠性指标同时具有稳健可靠性和概率可靠性意义,可通过含约束的优化问题求解。算例分析显示,当数据分散性较强或较弱时,已有的混合可靠性方法不能有效度量结构可靠性,新方法更具合理性和适用性。     

结构可靠性分析的概率和非概率混合模型

在结构可靠性分析中需要合理地定量处理影响结构性能的诸多不确定性。不确定性的模拟既可以是概率的，也可以是非概率的。文中简要介绍结构可靠性分析的概率方法和基于区间模型的非概率可靠性方法。提出结构可靠性分析的概率和非概率混合模型。通过两级功能方程的逐次建立及可靠性分析，给出结构可靠的概率度量。实例分析说明在结构可靠性分析中，应根据不确定性的产生机理及所掌握的数据信息合理地选取分析模型。     

基于线性疲劳累积损伤理论的直齿圆锥齿轮传动可靠度计算

线性疲劳累积损伤可靠性理论认为零部件的可靠度取决于抗疲劳损伤强度大于疲劳损伤量的概率,本文将此理论应用于直齿圆锥齿轮传动的可靠性设计,建立单级载荷谱工况下可靠度计算模型,通过分析和计算直齿圆锥齿轮设计算例,结果验证了基于线性疲劳累积损伤理论的可靠度计算模型在直齿圆锥齿轮传动可靠度计算中的可行性与合理性,为机械零部件的可靠性设计提供了理论依据。     

机电系统的概率行为树建模及可靠性评价

直接利用模型检测工具提供的形式化语言对系统进行形式化建模直观性较差、建模难度大,因此利用概率行为树对机电系统进行形式化建模,并通过概率模型检测对机电系统进行可靠性评价。对机电系统功能执行过程中功能载体的状态及其变迁进行了研究。基于概率行为树的语义和句法,提出了机电系统状态变迁过程的概率行为树建模方法,开发了建模支持工具。利用该建模工具可实现机电系统的概率行为树建模并能将其转换为基于PRISM语言的形式化模型。基于机电系统的潜在故障,用连续随机逻辑对机电系统可靠性评价指标进行形式化规约。基于概率行为树模型和可靠性评价指标的形式化规约,利用模型检测工具PRISM实现了对机电系统的可靠性评价。该方法比直接使用形式化语言建模更直观、易于理解和掌握。