基于相关变量分解的重要性测度分析新方法

为了清晰地掌握相关输入变量情况下响应量方差的来源,有必要将重要性测度分离为相关部分和独立部分。通过将相关变量构造为独立变量的线性组合,相关输入变量对功能响应的方差贡献可被分离为相关部分和非相关部分,提出线性响应量情况下基于相关变量分解的重要性测度分析方法。所提方法不仅能将某一相关变量对响应的方差贡献分解为独立部分和相关部分,还可将其相关贡献分离为其与每一相关变量间的相关贡献分量。在此基础上针对非线性响应量的情况建立了基于迭代一阶泰勒展开的重要性求解方法,该方法可在响应的一阶泰勒展开式的方差与原响应方差基本一致的情况下对相关变量进行重要性测度求解。采用所提方法,对文中数值算例和工程应用算例中各相关输入变量的相关部分和独立部分的重要性测度指标进行了求解,证明了文中提出的基于相关变量分解的重要性测度方法是合理、可行的。     

状态模糊情况下矩独立重要性测度及其态相关参数解法

为了有效分析基本输入变量在状态模糊情况下对系统模糊失效概率的影响,通过比较条件模糊失效概率与无条件模糊失效概率之间的差异,定义了一种输入变量对模糊失效概率的矩独立重要性测度指标.所提指标不仅可以定量反映每个输入变量对模糊失效概率这种矩独立响应量的影响大小,而且通过解析变换,揭示了所提矩独立重要性测度指标与相应的基于方差的重要性测度指标之间的内在联系,并将所提矩独立重要性测度转化成基于失效域模糊隶属函数方差的重要性测度.基于这种转换及控制理论中的状态依存参数模型,建立了求解所提矩独立重要性测度指标的态相关参数(SDP)法,极大程度地提高了所提指标的计算效率.最后,针对3种不同的模糊失效域隶属函数形式,通过算例表明了所提的矩独立重要度指标的可行性、合理性以及态相关参数方法的精确与高效.     

热处理对金属基短纤维复合材料蠕变性能影响的试验和理论研究

采用试验和有限元方法研究了热处理制度对金属基短纤维复合材料(MMC)蠕变性能的影响，同时考虑了2种不同热处理制度和1种铸造状态。试验结果表明，MMC的蠕变响应与热处理制度有关。在相同蠕变应力时，铸态试样有最小的最小蠕变应变率和最长的蠕变寿命，而热处理制度2(试样在550℃保温24h后随炉冷却)具有明显的最大的最小蠕变应变率和最短蠕变寿命，热处理制度1(试样在550℃保温24h后水冷)具有中等的最小蠕变应变率和中等的蠕变寿命。用单胞模型结合有限元方法模拟分析了热处理的影响，结果表明，热处理制度的影响可以归于热处理引起的残余应力和残余应变以及它们的历史，具体可以归于基体的蠕变耗散能、纤维轴向力和纤维—基体界面力。同时考虑了单胞模型的参数对上述分析结果的影响。     

粉末冶金涡轮盘裂纹扩展可靠性分析方法

以粉末冶金夹杂裂纹扩展寿命预测理论为基础，建立了裂纹扩展可靠性分析的剩余强度干涉模型与寿命干涉模型。采用改进一次二阶矩法分析单个夹杂裂纹扩展的可靠性。为了分析多个夹杂裂纹扩展的可靠性，提出了随机裂纹位置的均值等可能分布的多裂纹分布模型，与随机裂纹位置的均值处在夹杂所占体积中心的多裂纹分布模型相比，本文模型更偏于安全，且适合于工程应用。所提方法被应用于计算某粉末冶金涡轮盘裂纹扩展的失效概率，分析结果表明夹杂位置距离表面较近的裂纹引起的失效概率大。     

双剪切试样在镍基单晶合金蠕变变形损伤和寿命研究中的应用

在对不同滑移系的双剪切试样进行蠕变实验的基础上，结合单向应力拉伸蠕变实验，并利用晶体滑各向异性蠕变损伤本构模型和有限元程序，对双剪切蠕变试样进行了研究。结果表明，对剪切试样受剪区域的应力状态基本为均匀分布且随蠕变时间变化很小，大部分受剪区域为单滑移系开动，提出的基于蠕变γ′相筏化规律的蠕变损伤本构模型，结合有限元（FEM）分析可以很好地描述双剪切试样的蠕变损伤规律，并可以和单向应力状态的实验结果联系起来，双剪切试样可以用来研究镍基单晶合金蠕变性能的晶体取向相关性，实验表明这种晶体取向相关性与开动滑移系类型及γ′相符代规律相关。     

混合变量情况下基本变量对可靠度取值特征的影响分析

对于同时包含模糊不确定性和随机不确定性的结构系统模型,依据基本变量不确定性到模型输出的传递理论以及无条件可靠度和条件可靠度隶属函数之间的差异,分别给出了衡量基本随机变量和模糊变量对可靠度取值特征影响的重要性指标,并在这基础上定义了衡量基本随机变量对其影响的稳定性指标。文中采用迭代法或Monte Carlo法完成条件和无条件可靠度的计算,而后采用数值积分就算所定义的重要性和稳定性指标。文中所定义的重要性指标容易理解,计算简单省时,对具体的基本随机变量分布和模糊变量隶属函数的具体形式没有限制,适用于各种功能函数的形式,它直接基于随机变量分布函数和模糊变量的隶属函数进行求解,是一种全局的灵敏度指标。文中首先采用Monte Carlo和迭代法法对一线性算例展开分析,结果一致,证明了文中定义的指标符合稳定性的要求,随后采用迭代法对后续算例进行了重要性分析,证明了上述优点。     

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.     

考虑基本变量模糊随机性的弹性连杆机构广义可靠性分析

对弹性连杆机构的基本变量既具有随机性又具有模糊性的情况下，提出模糊随机可靠性分析的广义响应面法，在弹性动力学（Kineto—elastodynamic，KED）分析的基础上，编制计算弹性连杆机构随时间变化的模糊随机广义失效概率的响应面法分析程序，并对弹性连杆机构的广义可靠性进行具体计算，得到连杆机构的强度、刚度及混合广义失效概率随时问的变化曲线。结果表明，广义响应面法与直接Monte Carlo法计算结果一致，从而为连杆机构的广义可靠性设计及分析提供依据。     

重要抽样法误差的计算分析

用大量算例对重要抽样法计算结构失效概率的误差进行了计算分析，给出了误差分布的直方图，并研究了其特性。结果表明，重要抽样法的误差是一种随机误差，可用正态分布来很好描述。通过对计算结果的分析，得到了相对误差ε与抽样次数Ｎ之间的近似关系式，同时也对计算结果的变异系数ＣＯＶ与ε的关系进行了研究，为工程结构失效概率的模拟计算提供了一个保证精度的初步停机准则。     

失效概率计算的快速马尔可夫链模拟方法

基于马尔可夫链对失效域样本的快速模拟，提出了一种快速计算非线性极限状态方程小失效概率的方法。将要求的失效概率转化为线性极限状态方程的失效概率与一个特征比例因子的乘积。线性极限状态方程是通过马尔可夫链模拟非线性极限状态方程失效概率中的样本而获得的，与非线性极限状态方程具有近似相同的设计点。特征比例因子反映了非线性极限状态方程失效概率与线性极限状态方程失效概率的关系。由于线性极限状态方程的失效概率可以由解析法精确求得，而特征比例因子可以由马尔可夫链快速模拟线性与非线性失效域中的样本分布而近似算得，因此所提方法具有较高的精度与效率，并通过算例给予了证实。