广义随机空间内相关系数的可靠性灵敏度

在可靠性分析的优化方法基础上,对随机变量间相关系数在可靠性分析中的重要性进行了分析;通过对随机变量间相关系数的可靠性灵敏度的计算和分析,得到了随机变量间相关系数的改变对结构可靠性的影响。通过实例计算来展示该方法在工程实际中的应用情况。研究结果为确定随机变量间相关系数在可靠性分析中的重要性以及对结构可靠性的影响提供了分析方法,为统计分析工作以及可靠性设计提供了有益的参考。     

任意分布参数随机变量间相关系数的可靠性灵敏度

讨论关于基本随机变量间相关系数的可靠性分析和可靠性灵敏度设计问题.基于可靠性摄动分析法包含对基本随机变量间相关系数的运算这一特点,利用四阶矩技术以及Edgeworth级数展开方法,提出基本随机变量间相关系数的可靠性灵敏度分析方法.通过可靠性计算,分析基于相关系数性质的可靠度范围以及可靠性误差;通过可靠性灵敏度计算,分析基本随机变量间相关系数的改变对结构可靠性的影响;通过实例计算及编写相应的分析程序,说明文中方法在工程实际中的应用.为确定基本随机变量间相关系数在可靠性分析中的重要性、对结构可靠性的影响以及不同影响程度提供分析方法,为统计分析工作以及可靠性设计提供有益的参考和建议.     

模糊集合论在机械刚度设计中的应用

应用模糊集合理论，对设计变量为随机变量和模糊变量组合时的机械刚度的模糊可靠性进行了初步探讨，并以实例具体说明了计算方法。     

电梯系统垂直振动的频率敏感度分析与鲁棒设计

考虑曳引绳刚度在电梯运行过程中具有变刚度的特性,利用Lagrange方程对电梯系统建立了7自由度的振动微分方程,通过试验设计方法得出随机变量与系统频率响应的数值关系,利用人工神经网络技术获得随机变量与频率响应之间的显性函数关系式。根据激振频率与固有频率之比不超过规定值的关系准则,定义了电梯系统纵向振动的可靠性模式,运用频率可靠性分析方法,提出多频激励情况下的系统的频率可靠性及其敏感度的分析方法。在此基础上,结合可靠性敏感度理论与稳健设计方法,将可靠性敏感度融入到目标优化设计中,建立系统频率可靠性鲁棒设计模型。通过工程算例,将可靠性敏感度理论和稳健设计方法应用到电梯系统设计当中,得到满足鲁棒设计要求的随机参数值。结果表明,该方法具有较高的计算效率和求解精度,可以作为电梯系统稳健设计的理论依据。     

高压喷咀喷口孔形设计与制造

高压喷咀喷口孔形设计与制造干久安马茂元（哈尔滨工程大学）张殿阁（哈尔滨第一工具厂）袁新年（国营第四八二零厂）１前言高压喷咀是喷涂设备的关键零件之一。由于对喷咀孔形要求十分严格，材料为加工性很差的硬质合金，制造难度很大，过去主要依靠进口。近年来，国产...     

直线弧面蜗杆减速器的可靠性优化设计及研究

以直线弧面蜗杆（即直线型环面蜗杆）减速器为研究对象,综合运用了可靠性设计理论和优化设计方法,建立了可靠性优化设计数学模型及其计算公式,探讨了蜗杆减速器设计中随机变量与确定变量同时存在的可靠性计算处理方法,并给出了计算实例。其结果表明了可靠性优化设计的可行性和实用性。     

V带传动可靠性优化设计

将V带传动相关参数看作随机变量 ,以V带传动不发生疲劳断裂和打滑作为主要的可靠性约束条件 ,应用优化设计方法确定最优的传动方案。设计计算方法新颖、简便、适用可行。     

2吨叉车门架的可靠度分析及计算

机械零件的常规强度计算方法是按工作状态最大载荷进行静强度计算,或按工作状态正常载荷(等效载荷)进行疲劳强度计算,一般均采用许用应力法(即安全系数法)。这种方法的特征是把强度计算中各个参数看成确定值。而可靠性设计把强度计算的各个参数按随机变量处理。它用概率论和数理统计的观点研究强度问题。可靠性设计计算理论不但能在给     

基于一次二阶矩法的齿轮传动可靠性设计研究

提出了基于一次二阶矩的计算方法。在不知道应力与强度的分布类型和参数的情况下，不需要复杂的积分计算，而仅有一定的资料确定它们的均值和标准差，即可求出其可靠度系数值；并通过齿轮传动的可靠性设计实例，表明这种方法的可行性与实用性；同时通过实例；提出了齿轮可靠性设计中所涉及的大量随机变量的处理方法，这对于其它零件的可靠性设计变量的处理，具有一定的启发性和指导性。     

基于均值1阶Esscher近似的可靠性稳健设计

将均值1阶Esscher近似可靠性分析方法、灵敏度分析技术及稳健设计方法相结合,提出了一种新的可靠性稳健设计方法,即基于均值1阶Esscher近似可靠性的稳健优化设计。可靠性稳健设计方法将质量和灵敏度作为目标,可靠度作为约束,最终归结为一个多目标优化问题。均值1阶Esscher近似可靠性方法适用于基本随机变量是正态或非正态、连续或独立的失效概率的计算,但要求这些随机变量相互独立,有矩母函数,并且极限状态函数具有显示表达式。因此,提出的可靠性稳健设计方法对于含非正态变量的稳健优化设计问题具有较高的计算精度。     

汽轮机旋转部件振动可靠性设计的研究

本文介绍了汽轮机旋转部件的振动可靠性设计方法。该方法以机械概率设计法为基础,把汽轮机旋转部件的固有频率和激振力频率按照实际情况处理为随机变量,在设计阶段确定汽轮机旋转部件避开共振的可靠度。给出了汽轮机叶轮、叶片和转子振动可靠性设计方法以及某些部件振动可靠性设计的实例。     

考虑强度退化和失效相关性的风电齿轮传动系统动态可靠性分析

针对随机风作用下风力发电机齿轮传动系统失效率高的问题,研究了随机风引起的风力发电机传动系统外部风载荷以及内部由齿轮、轴承刚度及综合啮合误差等引起的内部动载荷激励,基于集中质量法建立了风电齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型。在对模型进行仿真求解的基础上,分别求得了传动系统中各齿轮和轴承的动态接触应力-时间历程。将载荷作用过程视为随机过程,推导出随机载荷作用下的等效载荷累计分布函数,从系统层面上建立了基于应力-强度干涉理论的风力发电机齿轮传动系统动态时变可靠性模型,模型考虑了零件的失效相关性和强度退化因素,研究了失效相关性和强度退化对风电齿轮传动系统可靠度和失效率的影响规律,为风力发电机齿轮传动系统动态设计和可靠性优化设计奠定了基础。     

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.     

基于神经网络和分解技术的叶片强度可靠性设计及敏感性分析

考虑随机因素的影响对叶片进行可靠性设计和敏感性分析是叶片高可靠性工作的要求．当叶片结构响应为随机变量隐性函数时,无法采用常规可靠性设计方法求解随机设计参数．以某实验台汽轮机等直叶片为研究对象,提出了基于有限元、神经网络和分解技术的可靠性设计方法,将有限元和神经网络相结合,成功构造出功能函数与随机输入变量之间的近似解析表达式;运用分解技术,将求解随机设计变量的全局优化问题分解为简单的主问题和子问题,通过子问题直接调用标准优化工具箱得到可靠性指标并运用分解迭代技术对主问题求解从而得到随机设计参数．此外,该方法不需额外计算就可得到目标可靠性指标对各随机变量的敏感性,从而定量地判断出输入变量（变量的均值或变异系数）对可靠性指标的影响程度．该方法成功解决了叶片结构响应为随机变量隐性函数时的可靠性设计问题,数学描述简单并可直接应用标准优化程序,降低了工程难度,具有较好的应用价值．     

随机风载作用下风力发电机齿轮传动系统动态可靠性分析

运用最小二乘支持向量机(Sparse least squares support vector machines,SLS-SVM)机器学习方法建立风场随机风速模型,根据随机风速模型和空气动力学理论得到随机风引起的系统外部载荷激励,建立考虑齿轮时变啮合刚度和滚动轴承时变刚度的风力发电机行星齿轮传动系统齿轮—轴承耦合动力学模型,并对动力学模型进行仿真计算,分别得到各齿轮副的动态啮合力和滚动轴承动态接触力。以此为基础,将载荷作用过程视为随机过程,推导出随机载荷作用下的等效载荷累计分布函数。根据应力—强度干涉理论建立风力发电机齿轮传动系统各齿轮和轴承的动态可靠性模型,利用二阶矩和摄动方法求出各齿轮、轴承的动态可靠性指标,并计算出动态可靠度,研究各齿轮、轴承和传动系统的动态可靠度随时间的变化规律,为风力发电机齿轮传动系统动态可靠性设计奠定了基础。     

ITER外真空杜瓦可靠度研究

介绍了应力和强度服从正态分布的可靠度的计算方法,以及材料性能和设计参数的统计处理方法。以ITER杜瓦的顶盖和顶盖与上环体的连接区域为研究对象,假定各随机输入变量服从正态分布,利用蒙特卡罗法对静载荷下杜瓦的可靠性进行了研究,并找出了对杜瓦可靠性影响较大的因素。     

基于鞍点逼近的机械零部件可靠性及其灵敏度分析

将鞍点逼近理论与灵敏度分析方法相结合,讨论具有随机参数的机械零部件可靠性及其灵敏度问题。在基本随机参数概率分布已知的前提下,应用鞍点逼近技术获得了外载荷作用下随机结构响应的概率密度函数和分布函数。在实例计算中,对螺栓、汽车前轴进行数值分析,将所提方法得出的数值分析结果与Monte-Carlo方法计算的结果进行对比验证,得出由鞍点逼近技术计算概率密度函数和分布函数具有计算结果准确度高、计算速率较快、尾部分布较好的优点。应用灵敏度分析方法,利用鞍点逼近技术计算的随机结构响应的概率密度函数,得到机械零部件随机参数可靠性灵敏度的变化规律,研究设计参数的改变对螺栓、汽车前轴可靠性的影响,为机械零部件的可靠性设计提供理论依据。     

基于随机有限元法的燃气轮机对称支承板机座强度可靠性分析

由于尺寸和实验成本所限,重型燃汽轮机周期性对称支承板机座的的可靠性分析主要依据可靠性仿真。热通道进口温度、进口流速和进口压力是影响燃气轮机切向支撑板机座的主要随机变量。文中运用有限元软件和蒙特卡洛法相结合的随机有限元法,随机产生120组左右的初始变量,以每一组变量为初始值对支承板机座进行流固耦合分析得到温度场分布,再进行稳态热分析得到热应力分布,提取每一组的最大应力值,并对最大应力的概率分布进行曲线拟合,得到最大应力的概率分布函数。根据应力—强度干涉模型,对切向支承机座极限热应力区域进行了可靠度计算,为大型燃气轮机的可靠性分析提供了参考。     

利用响应面方法的汽轮机叶片振动可靠性分析

考虑随机因素的影响,确定汽轮机叶片固有振动静、动频率的统计特性,建立叶片避开共振时的功能函数.以汽轮机扭叶片为研究对象,在考虑几何因素、安装因素、材料因素和转速随机性的同时,将确定性有限元法、响应面方法和Monte-Carlo模拟法相结合对叶片进行振动可靠性分析.在对扭叶片复杂叶型进行有限元参数化建模和试验设计基础上,分别采用多项式响应面法和神经网络响应面法构建了扭叶片静、动频率与随机变量之间的近似关系式,并代替有限元模型,同时结合Monte-Carlo模拟技术得到静频、动频的统计特性和累积分布函数.针对叶片危险振型,在合理确定功能函数的基础上对其进行了振动可靠性分析,并以Latin Hypercube样本Monte-Carlo 模拟法计算结果作为相对精确解,对两种不同响应面法进行了对比.     

非正态分布参数扭杆的可靠性优化设计

讨论了随机参数服从非正态分布扭杆的可靠性优化设计问题。在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下，应用随机摄动法和Edgeworth级数方法对扭杆进行可靠性优化设计，通过计算机程序实现随机参数服从非正态分布的扭杆可靠性优化设计，迅速准确地得到了扭杆的可靠性优化设计信息．