机械可靠性的灵敏度

基于应力———强度干涉模型,研究了机械可靠性的灵敏度。通过对设计参数求偏导数的方法,得到可靠性的灵敏度计算公式。给出了多种失效模式可靠性的灵敏度计算方法。以轴为实例,计算了可靠性的灵敏度。机械可靠性设计应该进行灵敏度分析,灵敏度大小做为再设计时,修改设计参数的依据。不进行灵敏度分析的机械可靠性设计是盲目的。     

圆柱螺旋拉压弹簧多种失效模式的可靠性设计

分析了弹簧实际可能的四种失效模式，建立了弹簧的多种失效模式的数学模型，其中考虑到了模式相关问题。实例计算与弹簧的常规设计计算比较说明，应用该可靠性计算数学模型对弹簧进行设计计算更趋于科学和实际。     

结构可靠性分析中灵敏度因子研究的新方法

对传统灵敏度因子进行了探讨,研究了结构可靠性分析中计算灵敏度因子的各种方法,并提出了新的灵敏度计算方法,建议用灵敏矢量来反映结构各因素对结构失效影响的大小．用理论和实例说明了新方法的可行性和合理性．文中提出的灵敏度因子计算方法不仅适合于单模态失效的可靠性分析,而且也适用于多模态失效的结构可靠性分析,其研究结果具有较大的理论和实践意义．     

考虑失效模式相关性的机械系统可靠性分析

考虑失效模式相关性对机械系统可靠性的影响,提出了一种基于FORM(first order reliability methods)近似的系统可靠性分析方法及其实施流程.采用FORM计算系统各失效模式的可靠度和灵敏度,在此基础上,获得用于衡量失效模式相关性的相关系数矩阵.将系统可靠性模型求解转化为多维正态积分计算,进而采用高效的近似方法获得系统可靠度.给出失效模式灵敏度和随机变量灵敏度的定义及其相应的计算方法.算例结果表明:该方法能够获得较为准确的系统可靠度,且具有较高的计算效率,能够有效识别关键失效模式和随机影响因素.     

多模相关的两种RD理论特点和应用分析

以轴和弹簧的多种失效模式的可靠性求解为实例，主要介绍并分析了在多种失效模式相关时，O．Ditlevsen可靠性理论和零件多模相关可靠性理论的区别，并比较后得出它们各自不同的特点。相对于O．Ditlevsen可靠性理论，零件多模相关可靠性理论计算方法简单、计算精度提高、使用范围扩大。     

小失效概率和多失效模式相关的结构可靠性分析方法

本文针对结构可靠性问题中普遍存在的小失效概率和多种失效模式的情形,提出一种联合多维响应高斯过程模型(Multiple Response Gaussian Process,MRGP)和子集模拟(Subset Simulation,SS)的结构可靠性分析新方法MRGP-SS.针对结构功能函数难以获取显式表达式及多种失效模式之间可能存在相关性的问题,采用MRGP模型构建多失效模式下功能函数的代理模型,并结合主动学习策略,对代理模型进行更新迭代,直至满足一定精度条件.针对小失效概率导致构建功能函数代理模型效率低的问题,采用SS方法来评估结构的失效概率,从而获得更小的变异系数,以提升MRGP构建代理模型的效率.将提出的MRGP-SS方法应用到案例分析中,并结合蒙特卡洛仿真,验证了本文方法的有效性.     

共振失效下复杂转子系统的可靠性稳健优化设计

针对大型复杂转子系统,根据其失效的判定准则,提出了基于共振失效的可靠性模型并对转子系统进行了可靠性稳健优化设计.首先,基于转子动力学理论判定了系统的主要失效模式,识别出最薄弱环节,预测了系统实际隔离裕度与许用隔离裕度,根据实际隔离裕度大于许用隔离裕度的关系准则,建立基于共振失效模式的可靠性模型;然后,基于神经网络技术、可靠性设计理论以及改进后的可靠性灵敏度计算方法,得到系统可靠度和基本随机变量对可靠度的影响程度,并对其进行排序,找到对系统影响较大参数后,在保证一定可靠度前提的基础上,对系统进行了可靠性稳健优化设计,使参数对可靠度的敏感程度降低.     

随机结构系统综合考虑静强度、刚度和疲劳的多失效模式的可靠性分析

在结构系统使用过程中, 将可能出现多种失效形式, 例如静载失效、疲劳失效和刚度等失效形式. 根据疲劳载荷造成的随机裂纹对结构极限应力和截面模量的影响, 给出了结构构件在裂纹扩展下的构件剩余抗力的表达形式, 分析了结构系统中每一个单元在静载和疲劳载荷作用下的失效形式, 并考虑了各失效模式之间的相关性对该单元可靠性的影响. 具体分析了结构系统在静载和疲劳载荷作用下的失效机理以及各失效模式之间的相关性, 给出了在静载和疲劳载荷作用下结构系统的可靠性分析方法. 结合数值算例对结构系统进行了综合考虑静强度、刚度和疲劳的可靠性分析, 表明在不同的使用年限内, 结构系统失效概率是不同的, 静载和疲劳载荷对结构系统可靠性的影响也是不同的; 该方法比只考虑单一因素(或静强度、或疲劳、或刚度等)下的结构系统可靠性分析更符合结构系统使用的真实情况.     

具有多种缺陷的船舶结构系统的可靠性分析

本文分析了含有初始变形、焊接残余应力、裂纹和局部凹陷等多种缺陷对板的极限强度的影响,给出了该板单元的可靠性计算和敏度分析的表达式.对含有多种缺陷板单元组成的结构系统,进行了可靠性分析,给出结构系统的失效机理、失效路径和总体可靠性指标的计算方法.推出了含有多种缺陷板元失效后,对残余结构影响的反向节点力计算公式,及系统可靠性指标的敏度表达式.保证了计算精度和可靠性分析的合理性,同时也便于找到影响结构系统可靠性的薄弱板单元.最后通过船舶结构的一个舱段,对比开展了含有多种缺陷与不含缺陷的结构系统的可靠性计算及敏度分析,以说明本文提出方法的有效性.该文提供的方法为结构系统的设计及制定合理的维修和更新策略提供了参考.     

基于Copula的车轮Gamma退化过程

通过Gamma随机过程描述机车轮缘与滚动圆直径的磨耗过程,研究了运用Copula函数和四阶矩方法计算轮缘退化与滚动圆直径退化的相关可靠性方法,通过动力学软件仿真得到列车不同阶段的动力学指标.研究了镟修周期为20万km的车轮退化过程的可靠性及车轮直径退化过程的灵敏度,利用Monte Carlo仿真(MCS)验证了该方法的正确性.结果表明:镟修周期为 20万km时车轮达到预期寿命的可靠性高,基于Copula函数相关失效退化模型计算的可靠性高于独立失效模型计算的可靠性,轮径退化可靠性模型的灵敏度研究说明镟修过程中应该要选取对轮径削减较少的方案.     

微加速度计多失效模式可靠性分析

以梳齿式电容微加速度计为研究对象,开展考虑刚度失效、黏附失效等多个失效模式共同作用下的可靠性分析。首先,建立表征各失效模式的数学模型;并利用结构可靠度方法进行各失效模式的可靠性分析。然后,进行各失效模式的相关性分析,获得相关系数矩阵。最后,以各失效模式可靠性结果和相关系数矩阵为输入,建立微加速度计多失效模式可靠性分析模型;并进行相应的可靠性分析。一方面给出了微加速度计的可靠度,用于判别微加速计是否满足可靠度要求;另一方面给出了微加速度计各失效模式和各随机变量的量化的重要度排序,用于确定具有针对性的可靠性提高措施。     

曳引机主传动机构的可靠性稳健设计

考虑曳引机主传动机构——蜗杆副中的各种不确定因素,根据其失效形式建立了可靠性分析模型;对蜗杆副进行了可靠性分析及可靠性灵敏度分析,确定了随机变量对可靠度的影响程度.针对获得的可靠性结果,对蜗杆副实施优化设计,使机构得到了改善,并获得了合适的可靠性指标;将可靠性灵敏度引入优化模型,使得可靠性稳健设计归结为满足可靠度要求的多目标优化问题.通过实际算例验证了该方法的实用性与有效性.     

失效非线性相关的桥梁截面可靠性Vine-Copula数据融合

为合理融合健康监测数据分析在役桥梁截面可靠性,首先应用桥梁截面多个监测点的极值应力数据,建立监测变量非线性相关的Vine-Copula模型,实现极值应力数据的融合分析;然后结合多个监测点的功能函数,进行桥梁截面失效模式非线性相关的Vine-Copula建模分析,并融合一次二阶矩(FOSM)方法,分析失效非线性相关的桥梁截面可靠性;最后进行了在役桥梁截面监测数据的验证分析.研究表明,考虑失效模式非线性相关性所得桥梁截面可靠性较不考虑失效模式相关性所得结果小,说明不考虑失效模式相关性所得结果偏保守.     

齿轮系统随机振动及其传动误差的可靠性及灵敏度分析

基于齿轮动力学模型建立了齿轮传动系统耦合振动的可靠性模型,解决了齿轮耦合振动的可靠性分析和可靠性灵敏度分析的问题.将齿轮系统的非线性动力响应与可靠性技术相结合,利用四阶矩技术、Edgeworth级数方法对齿轮振动的振幅响应和系统传递误差进行了可靠性分析,并基于失效模式相互独立分析了系统的可靠度.在可靠度分析基础上求解了可靠度对随机参数均值与方差的灵敏度.所述方法可有效地解决齿轮系统的振动可靠性问题,并可指导其结构的优化设计,以减少因振动引起的齿轮系统传动的不稳定性问题.     

基于可靠度敏感性的2种响应面法研究边坡稳定性

文章研究结构可靠度敏感性,提出参数的相对敏感性分析方法,并基于该方法提出2种智能响应面法分析边坡稳定性.具体思路:由可靠指标对随机变量分布参数的相对敏感性分析,确定边坡可靠度主要影响参数;用2种智能响应面的网络模型近似替代响应量与基本变量间的隐式极限状态函数,根据蒙特卡罗模拟法,对网络模型进行可靠度分析,求解结构可靠度...     

半刚接钢框架系统强度可靠性对随机变量的敏感性分析

将梯度优化法与有限元法相结合,研究了结构失效模式可靠度对随机变量的敏感性,并用PNET法分析了结构系统强度可靠度对随机变量的敏感性.通过算例,分析刚接和半刚接钢框架系统强度可靠度对多个随机变量的敏感性,结果表明:结构系统强度可靠度对梁柱截面抗弯弯矩和部分荷载的均值和变异系数敏感性显著,对梁长和柱高的变异系数敏感性较小;半刚接结构的强度可靠度对半刚性连接极限弯矩的均值和变异系数较为敏感,特别当其变异系数较大时,结构的系统可靠度对其取值尤为敏感.     

大跨度双层柱面网壳结构的非线性有限元可靠度、相关性及灵敏度分析

在非线性有限元可靠度分析中,对于特定的材料模型,约束函数会有不连续的梯度,它将导致搜索过程的不收敛.鉴于此,在大跨度空间结构的可靠度、相关性及敏感性计算中引入了两种光滑材料模型,通过引入的光滑材料模型及应用4种搜索验算点的方法使得非线性有限元可靠度计算在满足计算精度的情况下更易收敛,耗时更少,并且使得按照常规方法不能收敛的问题也变得收敛;对双层柱面网壳整体进行系统可靠度计算,研究了响应量间的相关性,得出一些有价值的结论.结果表明,引入的光滑材料模型在大跨度空间结构的可靠度与敏感性分析中简单易行,效率精度较高.     

工字型截面构件的船体板架结构可靠性优化

利用有限元方法进行结构分析,建立失效模式的安全余量方程,失效模式的可靠性指标由一次二阶矩法确定,由分枝限界法识别主要失效模式,结构系统和主要失效模式的可靠性指标之间的关系通过ＰＮＥＴ法（概率网络估算法）确定,并依此导出系统可靠性指标相对设计变量的导数。结构的可靠性优化,通过考虑具有工字型截面梁元的稳定性,将设计变量减少一半,降低优化规模,然后,采用最佳矢量法完成两类优化设计：在结构系统可靠性约束下