星载天线展开机构可靠性的未确知分析法

对某周边桁架式大型星载天线的展开运动机理进行了研究,建立了展开机构的力学分析和未确知运动可靠性的分析模型．综合考虑尺寸误差和太空环境因素的影响,将运动功能函数视为未确知变量函数,利用未确知有理数计算的法则推导出可靠性计算公式,对机构在整个展开过程中的运动可靠性进行了预测．与成熟的随机方法想比,该方法简单易行,且能在缺乏足够数据或信息不完整的情况下,获得更安全、可信度更高的机构可靠性计算结果．用算例给出了未确知性天线展开机构功能函数的可能值及其可信度的计算结果,表明该方法的合理性和可行性．     

结构安全系数和非概率可靠性度量研究

研究了用区间变量描述不确定参数时,结构安全系数和非概率可靠性度量及其相互关系．讨论了中心、非概率及区间三种安全系数的关系．对可靠性指标、集合可靠度两种非概率可靠性度量进行了对比分析．最后建立了安全系数和非概率可靠性度量的函数关系．研究结果拓展了结构非概率设计理论．     

改进Kriging的热结构耦合梁共振非概率可靠性分析

针对梁结构在热结构耦合作用时其极限状态函数为隐式形式且难以求解的问题,基于振动可靠性理论,将改进的Kriging模型与有限元方法相结合,提出了热结构耦合梁共振非概率可靠性分析方法.首先利用Kriging法构建热结构耦合梁可靠性功能函数的近似模型,并利用主动学习法改进了选取新增样本点的方式,使得改进后的Kriging近似模型更加逼近于真实极限状态函数.在此基础上,考虑结构参数的不确定性,对梁结构的不确定变量用区间变量进行描述,建立了含有超椭球凸集的梁结构共振非概率可靠性模型,最后结合优化方法求解出梁结构共振非概率可靠性指标.算例结果表明了该方法的合理性以及计算精度高的特点,为热结构耦合梁的共振非概率可靠性分析提供了可行的途径.     

二阶二次矩可靠性指标

在一阶可靠性方法的理论基础上 ,提出了二阶二次可靠性指标的计算方法 .该方法考虑了结构功能函数在设计验算点处泰勒级数展开的二次项 ,通过在标准正态空间中的旋转变换 ,去掉了泰勒级数二次展开项中各变量的耦合项 ,将结构功能函数变为单纯的二次项形式 .然后利用一次二阶矩方法算得的可靠性指标 ,并结合结构功能函数在设计验算点处的主曲率 ,给出了二阶二次矩可靠性指标的计算公式 .算例表明 ,该方法不仅不用求解结构功能函数二阶偏导矩阵的特征值和特征向量 ,计算过程简便合理 ,而且具有较高的精度 ,适合工程应用     

整体式柔性机构的多目标可靠性拓扑优化设计

在用多目标连续体拓扑优化方法设计整体式柔性机构时,将材料弹性模量和外载荷视为随机变量,因而作为目标函数的机构应变能和交互势能亦为随机变量．采用一次二阶矩可靠性理论中的Hasofer-Lind和Rackwitz-Fiessler方法,推导了应变能与交互势能双模式串联时的系统失效概率的迭代计算公式,建立了一个整体式柔性机构多目标可靠性拓扑优化设计对偶数学模型,采用序列凸规划理论中的对偶算法进行优化求解．以反向器柔性机构设计作为仿真算例,结果表明,随着可靠性约束指标的增大,拓扑优化设计结果趋向保守．     

基于响应面方法的结构非概率可靠性分析

响应面方法可以用来建立工程结构极限状态函数的显式数学表达式,而椭球模型和区间模型则是计算结构非概率可靠性指标的两种基本模型.笔者基于响应面方法,用二次多项式近似拟合结构的极限状态函数,然后分别采用椭球模型和区间模型对结构的非概率可靠性指标进行计算,最后以悬臂梁作为算例,对不同模型计算出的可靠性指标进行了比较.结果表明:在对结构进行非概率可靠性设计时,使用区间模型要比椭球模型更安全.     

基于正交展开的非平稳地震动随机过程

针对随机过程Karhunen-Loeve分解在求解特征问题中存在的局限性,采用Hartley正交基作为展开函数,建立了一类基于Hartley正交基的随机过程展开方法。在此基础上,发展了地震动随机过程的正交展开,它提供了用少量独立随机变量来描述地震地面运动这样一个复杂随机过程的主要概率特性。鉴于地震地面运动具有明显的非平稳性,该文在平稳地震动随机过程正交展开的基础上,以胡聿贤功率谱模型为例,进行了基于正交展开的非平稳地震动随机过程的研究,以便为工程结构的随机地震反应分析和动力可靠性研究提供基础。     

大型星载天线展开机构中同步齿轮系防卡滞研究

大型星载天线展开机构中常采用齿轮系统来实现桁架结构的同步展开，而卡滞失效是展开机构中同步齿轮副的一种主要失效形式．从齿轮啮合的极限位置出发，给出了同步齿轮副不发生卡滞的条件．在综合考虑齿轮加工误差、装配误差和太空环境温度等因素的基础上，构建了齿轮副防卡滞的可靠性分析模型，得到了用最小齿顶隙表示的齿轮啮合运动功能函数．把齿轮形状和位置的实际尺寸视为随机变量。用二阶矩方法推导出齿轮防卡滞可靠度的计算公式．最后，针对某周边桁架式星载天线的实例进行计算。得到如下结论：1)温度荷载对于同步齿轮系防卡滞可靠性的影响不客忽视；2)如果两齿轮以标准中心距安装。太空环境中的热变形会明显降低齿轮的传动性能；3)适当采用正变位中心距安装齿轮副，并避免星载天线的展开机构在高温下工作，可以提高防卡滞可靠度．     

模糊线性回归及其在模糊可靠性分析中的应用

在T ANAKA提出的模糊线性回归模型的基础上,对其进行了扩展和改进,建立了输入变量和输出变量同为模糊量时的模糊线性回归模型,实现了从输入变量到输出变量之间的模糊性传递,从而使得结构/机构系统基本变量的模糊特性可以通过回归分析传递给响应变量,进而将一个多变量的模糊可靠性问题转化为只有模糊响应量和模糊允许量两个变量的问题,大大简化了模糊可靠性分析问题。最后,应用所提的模型对一个含隐式功能函数的弹性四连杆机构进行了模糊可靠性分析,分析结果表明了该模型的可行性。     

协作机器人机构运动可靠性研究

机构在运动过程中受到多种随机因素的影响。为提高机构运动可靠性,在设计之初对其进行运动可靠性评估十分重要。基于D⁃H法和有限元法建立协作机器人机构误差模型,使用四阶矩法建立机构运动可靠性模型,基于包络函数法建立机构运动区间可靠性模型,使用ADAMS建立含间隙刚柔耦合参数化模型,利用ADAMS/insight对协作机器人进行运动可靠性仿真,并计算9 s内的运动可靠度。通过和蒙特卡洛仿真（MCS）对比,证明了四阶矩法和包络函数法在分析运动可靠性问题上的优势。     

Convex Set Theory for Reliability Assessment of Steel Beam with Bounded Uncertainty

Probabilistic reliability model established by insufficient data is inaccessible. The convex model was applied to model the uncertainties of variables. A new non-probabilistic reliability model was proposed based on the robustness of system to uncertainty. The non-probabilistic reliability model, the infinite norm model, and the probabilistic model were used to assess the reliability of a steel beam, respectively. The results show that the resistance is allowed to couple with the action effect in the non-probabilistic reliability model. Additionally, the non-prohabilistic reliability model becomes the same accurate as probabilistic model with the increase of the bounded uncertain information. The model is decided by the available data and information.     

区间干涉模型下的非概率可靠性应用研究

针对可靠性分析中不确定参数的分布类型难以精确获得的情况,采用非概率方法进行可靠性分析.用区间模型描述不确定参数,结合应力-强度非概率集合干涉理论,建立了不同情况下的非概率可靠性指标,分析了某传动轴在概率模型和区间模型下的可靠性指标以及不确定参数的离差与非概率可靠性之间的关系.结果表明:当传动轴外径为50mm时,二者均认为结构可靠,外径为48mm时,概率可靠度为0.999 803,非概率可靠度为0.982 110,两种结论是一致的,但非概率方法更保守,同时传动轴的非概率可靠度随着不确定参数离差的增加而逐渐减低,其中强度离差对可靠度影响最大,扭矩离差最小.说明增加壁厚以及减小不确定参数的离差可以提高传动轴的可靠度,表明非概率可靠性分析方法的工程适用性.     

Interval and probability based analysis of seizure-preventing for synchronous gears of the astromesh deployable satellite antenna

The seizure-preventing for synchronous gears of the Astromesh deployable satellite antenna is studied with random variables and interval variables existing at the same time. The uncertainties with influence on gear pair seizure failure are subdivided into interval variables and random variables, on the basis of which the interval and probability hybrid model is built for the synchronous gear pair seizure failure in the ring truss deployable antenna. The synchronous gear pair anti-seizure reliability is evaluated at different ambient temperatures with this hybrid model. And the results are compared with the reliability evaluated by the probability model in which the uncertainties are all regarded as obeying normal distribution.     

Non-probabilistic fuzzy reliability analysis of pile foundation stability by interval theory

Randomness and fuzziness are among the attributes of the influential factors for stability assessment of pile foundation. According to these two characteristics, the triangular fuzzy number analysis approach was introduced to determine the probability-distributed function of mechanical parameters. Then the functional function of reliability analysis was constructed based on the study of bearing mechanism of pile foundation, and the way to calculate interval values of the functional function was developed by using improved interval-truncation approach and operation rules of interval numbers. Afterwards, the non-probabilistic fuzzy reliability analysis method was applied to assessing the pile foundation, from which a method was presented for non- probabilistic fuzzy reliability analysis of pile foundation stability by interval theory. Finally, the probability distribution curve of non- probabilistic fuzzy reliability indexes of practical pile foundation was concluded. Its failure possibility is 0.91%, which shows that the pile foundation is stable and reliable.     

基于椭球模型的岩坡稳定非概率可靠评价研究

在考虑影响因素的不确定性条件下, 快速有效地评价岩坡的稳定状态成为目前研究的热点。传统概率可靠方法评价要求数据充足且服从某种概率分布, 工程中难以实测大量数据支持, 从而阻碍了该方法的推广应用。本文针对以上不足, 结合平面滑动型岩坡在只需确定变化范围的前提下应用椭球模型表达不确定影响因素的变异性质, 采用相应的非概率可靠指标评价了岩石边坡的稳定状态, 与蒙特卡洛模拟法计算结果的对比显示两种评价结果一致。基于椭球模型的非概率可靠评价方法所需数据量小, 计算简便快捷, 在岩坡稳定问题的评价中具有一定的适用性。       

Structure buckling and non-probabilistic reliability analysis of supercavitating vehicles

To perform structure buckling and reliability analysis on supercavitating vehicles with high velocity in the submarine,supercavitating vehicles were simplified as variable cross section beam firstly.Then structural buckling analysis of supercavitating vehicles with or without engine thrust was conducted,and the structural buckling safety margin equation of supercavitating vehicles was established.The indefinite information was described by interval set and the structure reliability analysis was performed by using non-probabilistic reliability method.Considering interval variables as random variables which satisfy uniform distribution,the Monte-Carlo method was used to calculate the non-probabilistic failure degree.Numerical examples of supercavitating vehicles were presented.Under different ratios of base diameter to cavitator diameter,the change tendency of non-probabilistic failure degree of structural buckling of supercavitating vehicles with or without engine thrust was studied along with the variety of speed.