基于数论方法的结构可靠性分析

提出一种基于数论理论多元分布代表点的结构可靠性分析方法。利用均匀散布理论基于F-偏差准则得到均匀散布点集合,进而求解得到多元分布的代表点集合。之后将代表点作为随机变量通过循环迭代的方式计算失效函数,应用近似分布函数计算系统可靠度。作为数值仿真算例,应用此方法,对一具有非线性和变量相关性的梁的失效函数进行可靠性分析,并与JC法和Monte Carlo方法进行了比较。JC法计算速度快,但对于非线性方程计算精度一般。Monte Carlo方法计算精度高、稳健性好,但计算成本相当高。相比而言,数论代表点方法不需要巨量的样本点,有较好的计算效率,有较高的计算精度,而且可以简单的应用于与结构可靠性相关的各类问题,便于应用。     

基于伪随机点的薄壁件装配公差的有限元分析

针对金属薄壁件刚性小、易变形等特点，提出了基于伪随机点和有限元方法对薄壁件的装配公差进行计算的方法。计算过程中，利用基于数论方法所产生的少量伪随机点代替随机点。算例结果表明，与影响系数法相比，计算精度基本相同。由于计算过程中不需要单独计算刚度矩阵，因此利用该方法可以同时考虑零件装配过程中的弹塑性变形。该方法与Monte Carlo法计算精度基本一致，而计算量仅为Monte Carlo法的1／15。     

基于固有振型的非确定性振动结构稳健拓扑优化

考虑结构材料弹性模量和质量密度的随机性,构建以期望固有振型为目标的振动结构稳健拓扑优化模型,其中引入加权系数构建包括原目标函数均值及其标准差的新目标函数,引入原约束函数的标准差及满足约束的概率指标作为稳健性约束条件.利用Monte Carlo模拟法求目标函数和约束函数的均值和方差.在计算目标函数和约束函数对设计变量灵敏度的基础上,采用序列线性规划方法进行优化求解.两个数值算例及其结果验证所建模型的合理性和方法的有效性.     

柔性薄壁件装配公差的分析

产品设计过程中需要根据零件公差计尊其装配公差，但是传统的方法均假定零件在装配过程中不发生变形。针对金属薄壁件刚性小，易变形等特点，利用根据数论方法产生的伪随机点对薄壁件的装配公差进行有限元计算。计算结果表明：该方法的计算量远小于Monte Carlo法。并利用正交实验分析方法分析了零件公差对装配误差的影响。     

数论方法在统计公差分析中的应用

Monte-Carlo仿真方法通常用于复杂装配组件的公差分析,其主要缺点是计算量大、效率低.对此,提出以基于数论方法产生的伪随机数代替由Monte-Carlo方法所产生的随机数进行仿真.与随机数相比,伪随机数的分布更为均匀.算例结果表明基于伪随机数的公差分析具有Monte-Carlo方法简单实用的优点,同时计算量小,在计算精度相同的情况下计算效率可以提高10～20倍.     

基于Sobol序列的装配公差分析

传统的Monte Carlo法在进行装配公差分析时,为了达到必要的计算精度,需要大量的样本,对于日益复杂的机械产品而言,其越来越难以满足研发周期短、精度要求高、计算迭代量大的特点。针对这个问题,本文引入Sobol序列代替Monte Carlo法中的伪随机数序列,并将其融入到产品的公差分析模型。在理论分析的基础上,以某单向离合器为例,验证该方法的有效性及优越性。     

基于子集抽样的模糊失效概率分析新方法

针对结构失效和安全状态具有模糊性的失效概率分析问题,提出一种基于子集抽样的新方法.所提方法首先将模糊失效域离散为功能函数变化较小的若干子集,然后利用马尔可夫链Monte Carlo法求得各子集上不考虑状态模糊性的随机失效概率,最后利用各子集中功能函数对模糊失效域的隶属度与相应随机失效概率乘积的和,求得模糊失效概率.文中用简单算例和工程算例比较所提方法与Monte Carlo法的效率和精度,结果表明,文中方法在保证计算精度的条件下,具有更高的计算效率.     

基于Monte Carlo法的改进型Delta并联机构运动可靠性分析

建立了改进型Delta并联机构的运动位置误差模型,模型不仅考虑构件几何误差,而且在机构动力学研究基础上考虑了的机构主动关节刚度和杆件弹性变形误差因素。结合MATLAB软件生成伪随机变量作为机构可靠性分析的随机抽样试验参数。当机构按某运动规则运动时,利用Monte Carlo法采用点评价方式,得到不同运动时刻机构的运动位置可靠度和机构末端误差的均值和方差。通过对不同误差模型可靠度数据对比,发现机构主动关节刚度和杆件弹性变形误差对机构可靠性的影响不可忽视。     

中介轴承随机参数对双转子系统特征值的影响

通过复杂转子系统的随机参数运动微分方程,分析了转子系统特征值的随机性问题。通过整体传递矩阵法计算出双转子系统的特征值,使用Monte Carlo数值模拟计算方法,分别计算并分析了以具有一个中介轴承支撑和两个中介轴承支撑的双转子系统耦合单元的质量参数、刚度参数及阻尼系数为随机参数时,双转子系统的特征值均值及其标准差随变异系数的变化规律。     

不确定性陶瓷热防护系统的双随机动态理论

为了研究不确定性陶瓷热防护系统(thermal protection system,简称TPS)的动态响应概率分布,提出了外部随机激励作用下的不确定性TPS双随机动态理论模型,其将防热瓦简化为质量点,将应变隔离垫(strain isolation pad,简称SIP)简化为线性弹簧和阻尼单元,且以上质量点、弹簧刚度和阻尼均服从正态分布。采用摄动法研究了防热瓦加速度以及SIP动态应力的概率分布,其关键是进行响应均值对TPS随机参数的灵敏度分析。利用本研究理论方法和Monte Carlo数值方法进行了响应概率分布的计算,结果表明,理论方法与Monte Carlo数值方法计算获得的响应均值及标准差吻合得很好,验证了该动态理论模型的正确性和分析精度,为防热瓦不确定性加速度响应、SIP不确定性动强度和TPS不确定性动态完整性分析提供了理论基础。     

复合材料层合板疲劳寿命的可靠性分析

基于唯象的剩余强度衰减模型与蔡－希尔静强度判据,建立单向层合板在任意复杂面内应力作用下的疲劳失效准则。利用蒙特卡洛模拟方法计算层合板的疲劳寿命,并对其进行可靠性评估。根据Ｔ３００／ＱＹ８９１１的三种典型层合板［０］１６、［９０］２４和［±４５］３Ｓ的拉—拉疲劳试验结果,利用蒙特卡洛模拟方法计算层合板的疲劳寿命,结果表明寿命服从Ｗｅｉｂｕｌ分布。     

泡沫金属微细结构的蒙卡模拟

目前广泛应用的发泡法和熔模铸造法,所制备的泡沫金属体内某一位置是空隙还是实体材料,有一定的随机性.文中设计与泡沫金属制备工艺过程特点相应的蒙卡方法,得到相应的模拟试件,然后以数值实验的方法,分析其力学性能特别是力学性能的分散性.简略的模拟结果显示,在组分材料相同、孔隙率相同的条件下,不同的制备工艺过程得到的泡沫金属的微观组织结构及相应的力学性能可表现出明显的不同.     

结构声疲劳寿命估算的功率谱密度法

通过对现行传统声疲劳分析方法的回顾，以及对声疲劳学科所涉及的理论的深入研究。提出了进行声疲劳分析的功率谱密度法。它能够解决或部分解决传统声疲劳分析存在的问题，能够考虑多模态复杂结构的噪声响应，完成让许多科技工作者感到的频域到时域的转换。     

基于多项式混沌方法的柔性多体系统不确定性分析

研究了柔性多体系统的参数不确定性问题。采用绝对节点坐标方法来描述柔性体的变形,运用多项式混沌方法对柔性多体系统进行不确定性分析。通过理论分析与算例研究,对比了多项式混沌方法与广泛使用的Monte Carlo方法的精度和效率。结果表明,在相同精度要求下,多项式混沌方法在复杂柔性多体系统不确定性分析中效率更高,在工程分析中更具实用价值。     

焊接结构模糊断裂失效概率近似计算方法研究

将焊接结构的断裂事件视为一个模糊,在断裂区和安全区之间存在一个模糊区。利用隶属函数可以确定模糊区内的断裂失效概率。本文以焊接球罐结构为例,采用MonteCarlo法、Earlo法、Edgeworth级数法和AFOSM法以及四种隶属函数计算了其模糊失效概率。     

Reliability-based design optimization via high order response surface method

To reduce the computational effort of reliability-based design optimization (RBDO), the response surface method (RSM) has been widely used to evaluate reliability constraints. We propose an efficient methodology for solving RBDO problems based on an improved high order response surface method (HORSM) that takes advantage of an efficient sampling method, Hermite polynomials and uncertainty contribution concept to construct a high order response surface function with cross terms for reliability analysis. The sampling method generates supporting points from Gauss-Hermite quadrature points, which can be used to approximate response surface function without cross terms, to identify the highest order of each random variable and to determine the significant variables connected with point estimate method. The cross terms between two significant random variables are added to the response surface function to improve the approximation accuracy. Integrating the nested strategy, the improved HORSM is explored in solving RBDO problems. Additionally, a sampling based reliability sensitivity analysis method is employed to reduce the computational effort further when design variables are distributional parameters of input random variables. The proposed methodology is applied on two test problems to validate its accuracy and efficiency. The proposed methodology is more efficient than first order reliability method based RBDO and Monte Carlo simulation based RBDO, and enables the use of RBDO as a practical design tool.     

疲劳载荷的平均处理及再现

以300t转炉吹炼时耳轴的实测切应力为例, 通过分析载荷幅值和均值的统计特性, 提出了一种随机疲劳载荷的平均处理方法, 并使用Monte carlO法实现了平均载荷的再现。     

基于加权响应面的支持向量回归机可靠性分析方法

针对非线性隐式功能函数的可靠性分析问题,提出一种基于加权线性响应面法的支持向量回归机可靠性分析方法.由于设计点周围区域对失效概率的贡献最大,所以所提方法首先采用加权线性响应面法确定设计点,然后在设计点周围进行补充抽样,把加权线性响应面法用到的样本及补充样本作为支持向量回归机的训练样本.通过有效的组合加权线性响应面法和支持向量回归机,所提方法在设计点周围获得更好的非线性隐式功能函数的近似,从而提高了非线性隐式功能函数失效概率的估计精度.算例表明该方法具有广泛的应用前景和一定的优越性.     

一种结构可靠性的模拟数值计算方法

常用结构可靠性计算的方法包括有蒙特卡洛模拟法,响应面法等。大多数方法在计算时必须采用有限元理论,并进行基于Monte carlo抽样仿真,以研究多种不确定因素的影响下结构的可靠性。因此文中提出了一种基于kriging理论建模和遗传算法求解的模拟数值可靠性分析方法,通过采用重要抽样方法以减少抽样仿真次数,并利用kriging模型的高效预测建立结构的状态功能函数,在此基础上,应用遗传算法计算结构可靠性指标。将此方法用于典型框架结构可靠度分析的实例,表明了该方法的有效性和较高的计算效率。