随机载荷作用下扭力轴耐久性优化设计

利用多工况下扭力轴随机载荷时间历程,编制了8级扭矩谱;考虑材料性能、疲劳影响系数等因素的分散性,应用疲劳可靠性理论与方法,建立了耐久性分析模型,计算了疲劳寿命与耐久度。在此基础上,以车辆行驶6 000 km时扭力轴的耐久度作为目标,以刚度可靠性、结构尺寸等为约束,构建基于耐久度的结构优化模型;提出了以双循环策略处理耐久性目标、单循环策略处理可靠性约束的优化求解方法,既保证了目标的计算精度,又提高了优化计算的效率。优化结果表明：扭力轴在满足刚度可靠性等约束的条件下,耐久度得到明显的提高。     

结构逆可靠度最可能失效点的改进搜索算法

确定逆可靠度最可能失效点(MPPIR)是结构逆可靠度分析的核心问题,以改进均值法(AMV)及其改进方法应用最广泛。但当功能函数非线性程度较高或为非凸非凹函数时,AMV易出现周期振荡等不收敛问题。以现有的AMV改进方法为基础,通过迭代过程中控制搜索方向和步长,提出一种MPPIR的改进搜索算法,并结合不精确一维搜索方法给出了具体的计算流程。数值算例分析表明:提出的算法与AMV相比具有更好的收敛性,与弧长搜索法相比不需要采用优化方法确定最优步长,且对于非凸非凹功能函数以及高度非线性功能函数都具有良好的收敛性。     

基于概率功能度量的疲劳可靠寿命分析方法

在分析疲劳寿命工程常用预计方法的基础上,引入功能度量法,建立疲劳可靠寿命模型,提出可靠寿命计算、灵敏度分析方法。该方法将可靠寿命的计算问题转换为一个球面约束的优化问题,只需进行一次概率功能度量的求解即可获得可靠寿命;利用计算过程的中间量,导出了可靠寿命对随机变量均值、标准差以及确定量的灵敏度计算公式。通过对某型车辆扭力轴的可靠寿命分析,证明基于概率功能度量的疲劳可靠寿命预计方法具有较好的效率和精度,灵敏度结果有效地反映出各变量对疲劳可靠寿命的影响程度。     

基于仿真的动作机构可靠性灵敏度分析

机构和机构运动的复杂性给动作可靠性灵敏度的分析带来很大困难,基于动作可靠性仿真结果,求得运动输出量与参数变量的函数关系,进而确定功能失效函数,建立动作可靠性指标表达式,可实现基本变量均值和标准差的灵敏度分析.     

基于仿真的动作可靠性分析

基于动力学仿真平台,结合可靠性理论模型,实现机构动作的可靠性仿真,对仿真结果进行分析计算即可得到机构的动作可靠性.通过一个案例系统,证明了该方法的可行性和有效性.     

原始随机空间内结构可靠度的二次二阶矩法

研究了原始随机空间内结构可靠度计算的二次二阶矩法.这种方法不必把功能函数变换到独立标准正态空间,也不需要计算联合概率密度函数对数的一阶、二阶偏导数,计算步骤简便且利于编程计算,因此适合于工程应用.对于计算过程中涉及到的Schmidt正交化和Hesse矩阵的计算,进行了详细的讨论,提出了具体的实现步骤.3个算例的结果验证了方法的正确性.     

结构可靠度的显式迭代算法

基于结构可靠性设计中的改进的一次二阶矩法,提出一种可靠度的显式迭代算法,该算法能够避免原有方法需要解方程计算可靠度指数β的缺点,具有简便的计算形式,利于编程实现.对于在可靠度计算中存在的无法等效为正态分布问题,提出一种近似解决方法.在此基础上,提出利用显式迭代算法和通用有限元软件计算结构可靠度的方法,且能够完全考虑材料、结构尺寸和载荷等随机因素的影响,而不必采用概率有限元法计算应力的统计特性.3个算例的结果验证了显式迭代算法的正确性.     

基于动作可靠性仿真的评价方法

机构动作存在多种失效形式,比如位移失效、速度失效等。针对多种失效的动作可靠性问题,基于动作可靠性仿真数据,给出了联合密度法、界限法和条件概率法的求解公式。在通过仿真数据获得相关系数的条件下,即可进行机构动作可靠性的综合评价,较之独立假设条件的结果,更接近实际。     

引信微机电安全系统的可靠性分析与改进

在引信微机电（MEMS）安全系统结构设计与仿真分析的基础上,对其开展了量化的工作可靠性水平评估,并进行设计方案的改进和试验验证。针对小口径弹药引信的工作环境特点,给出MEMS安全系统的设计方案和关键结构的设计要求,并利用有限元仿真分析初步确定设计方案的可行性。同时,为在结构仿真分析的基础上开展定量的可靠性分析,提出基于有限元法的结构可靠性仿真方法及其实现流程,并以ANSYS软件为例提出CAE程序的集成方法和实现步骤,解决可靠性分析程序对有限元软件工具的自动调用问题。综合考虑载荷、结构尺寸和材料参数等因素的随机性,分析关键结构的可靠性水平和主要的影响因素,并据此给出了增加电推冲器装药量、控制关键尺寸的变异系数和取消闭锁机构等改进建议。加工MEMS安全系统的实物样机,并通过试验验证了该设计方案的可行性。     

改进布谷鸟算法在成败型产品可靠性抽样检验方案设计中的应用研究

成败型产品可靠性抽样检验方案设计一直是可靠性试验领域亟待解决的问题之一,使用元启发式算法进行求解是一种新思路。布谷鸟算法是近年来提出的一种新颖的元启发式算法,以其简单高效而获得了广泛应用。提出了以风险距离为目标的成败型产品可靠性抽样检验方案设计模型,之后对标准布谷鸟算法的机理进行了阐述,并针对算法局部寻优能力差的问题,提出了一种两阶 段发现概率方法来协调算法的全局搜索能力和局部搜索能力,最后结合具体的算例验证了该方法的可行性和有效性。