多失效模式机械系统可靠性灵敏度设计

在机械系统可靠性设计理论与灵敏度分析方法的基础上,研究不完全概率信息条件下多失效模式的机械系统可靠性灵敏度分析问题,提出机械系统可靠性灵敏度分析的计算方法,给出可靠性灵敏度的变化规律,研究设计参数的改变对机械系统可靠性的影响,为机械系统可靠性设计提供理论依据.     

机械系统可靠性灵敏度设计

在机械系统可靠性设计理论与灵敏度分析方法的基础上,研究了机械系统可靠性灵敏度分析问题。提出了机械系统可靠性灵敏度分析的计算方法,给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了设计参数的改变对机械系统可靠性的影响,为机械系统可靠性设计提供了理论依据。     

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。     

多失效模式机械零部件可靠性灵敏度设计

基于应力-强度干涉模型,应用概率摄动法及四阶矩技术,讨论多失效模式下机械零部件可靠性分析问题.利用灵敏度分析的梯度算法,确定各个随机参数对机械零部件可靠性灵敏度.在随机参数前四阶矩已知的情况下,放松对随机参数的分布概型限制,使之更接近于工程实际,从而为多失效模式作用下机械零部件可靠性分析和可靠性设计等方面提供理论依据和方法参考.     

考虑多种失效模式相关条件下串联模型机械系统可靠性灵敏度计算方法

实现对机械系统服役状态下各类随机参数的可靠性灵敏度分析,可为系统的控型控性设计、延寿设计提供可靠的理论依据,进而实现对系统全周期的动态优化设计。机械系统的失效常常出现多种失效模式。多种失效模式的相关性使得对机械系统的可靠性灵敏度分析变得复杂化,如何实现考虑系统部分或全部随机变量对系统所有相关失效模式全方位影响的可靠性灵敏度计算成为瓶颈。根据灵敏度和偏导数的定义,建立了考虑多种失效模式相关条件下串联模型机械系统可靠性灵敏度数学模型,模型中重点考虑了系统部分或全部随机变量对多种相关失效模式的多维影响,同时给出了机械系统可靠度计算方法,建立了对多种相关模式影响下串联模型机械系统可靠性灵敏度计算的有效途径。最后,以明弧焊机为算例,通过ADAMS/View建立其参数化虚拟样机,计算了焊机各类随机误差的可靠性灵敏度。该方法适用于系统参数为任意分布类型,便于程序化操作,结果准确且应用范围广。     

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。     

起重臂弯曲和扭转刚度的可靠性灵敏度

讨论了起重臂在弯曲刚度和扭转刚度失效模式下的可靠性灵敏度设计问题。推导出两种失效模式下结构的系统可靠性灵敏度公式;解决了不同失效模式间基本随机变量不一致的问题;编写了相应的计算机程序,能够迅速准确地获得结构的可靠性对基本变量均值、方差以及变量间相关系数的灵敏度信息。     

非正态随机参数的机械零部件可靠性灵敏度设计

将可靠性设计理论与灵敏度分析方法相结合,并应用4阶矩技术,提出了基于4阶矩方法的可靠性灵敏度设计计算方法,讨论了具有非正态随机参数的机械零部件可靠性灵敏度设计问题,给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了设计参数的改变对机械零部件可靠性的影响,为机械零部件的可靠性设计提供了理论依据.     

多失效模式履带车辆传动齿轮可靠性灵敏度分析

为了解决不同失效模式存在时履带车辆传动齿轮的可靠性灵敏度分析问题,运用随机摄动理论、四阶矩技术与Edgeworth级数,推算出不同失效模式的统计相关特性及可靠性指标,并求解出随机变量参数服从任意分布的部件各失效模式可靠度。利用机械部件失效模式少且一种失效即整体失效的特点,将失效模式串联模型视为部件的失效。在此基础上,结合梯度算法得到随机参数均值与方差的灵敏度计算公式。通过实例的计算验证表明,此方法可有效地估算多失效模式下机械零部件的灵敏度数值,为机械部件的优化设计提供参考。     

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.     

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。     

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.     

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。     

非线性机械系统分析性稳健设计

提出非线性条件下系统功能需求与结构特征参数、设计参数以及不可控因素之间的关系模型,按照该模型对系统敏感性进行了分析,给出系统敏感性指数 具体的数学表达式。按照稳健设计的基本思想,建立分析性稳健设计的优化模型,根据该优化模型结合TAGUCHI稳健性设计方法对系统稳健性实现的内在本质从理论上做出分析。基于各因素(系统结构特性、设计参数以及不可控因素)对系统稳健性影响程度的分析,提出稳健灵敏性矩阵RS。研究发现,在非线性条件下,系统本身的结构特性、设计参数以及外在的不可控因素与系统敏感性之间存在着直接的函数关系,并且它们均以各自不同的形式影响着系统的稳健性。系统本身的结构特性决定了设计参数对系统功能目标的作用形式,从而对系统功能目标的分布产生影响。设计参数的不同选择对系统稳健性影响的实质在于利用系统的非线性效应,以使设计功能靠近目标值,并使得变异达到最小。如果在合理的结构设计以及适当设计参数的选取仍然达不到系统稳健性要求的条件下,对不可控因素的控制则是一种从源头减小功能目标变动以提高系统稳健性的有效途径。     

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.     

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.     

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。     

鱼雷高压气舱的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,提出了可靠性稳健优化设计方法.采用该方法对鱼雷高压气舱进行了实例分析,并给出了仿真计算结果,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.     

Reliability-based robust optimization design of automobile components with non-normal distribution parameters

In the reliability designing procedure of the vehicle components, when the distribution styles of the random variables are unknown or non-normal distribution, the result evaluated contains great error or even is wrong if the reliability value R is larger than 1 by using the existent method, in which case the formula is necessary to be revised. This is obviously inconvenient for programming. Combining reliability-based optimization theory, robust designing method and reliability based sensitivity analysis, a new method for reliability robust designing is proposed. Therefore the influence level of the designing parameters’ changing to the reliability of vehicle components can be obtained. The reliability sensitivity with respect to design parameters is viewed as a sub-objective function in the multi-objective optimization problem satisfying reliability constraints. Given the first four moments of basic random variables, a fourth-moment technique and the proposed optimization procedure can obtain reliability-based robust design of automobile components with non-normal distribution parameters accurately and quickly. By using the proposed method, the distribution style of the random parameters is relaxed. Therefore it is much closer to the actual reliability problems. The numerical examples indicate the following: (1) The reliability value obtained by the robust method proposed increases (>0.04%) comparing to the value obtained by the ordinary optimization algorithm; (2) The absolute value of reliability-based sensitivity decreases (>0.01%), and the robustness of the products’ quality is improved accordingly. Utilizing the reliability-based optimization and robust design method in the reliability designing procedure reduces the manufacture cost and provides the theoretical basis for the reliability and robust design of the vehicle components.     

基于灵敏度分析的稳健可靠性优化设计模型及MATLAB实现

在机械零件的可靠性优化设计中,普遍存在约束的作用,且最优解往往位子可行域的边界上。由于外界环境的变化或人为因素造成设计变量扰动,可能使设计成为不可行。本文提出了一种基于设计变量敏感度的稳键性设计方法,建立了基于灵敏度分析产生附加目标函数的两种稳健可靠性优化设计模型,并用 ＭＡＴＬＡＢ语言的优化工具箱和符号工具箱来实现机械零件的稳健可靠性优化设计,计算实例说明所述模型的可行性与实用性。