用概率设计方程解决可靠性设计问题的探讨

从推导与分布类型无关的可靠度下限引出概率设计方程 ,通过概率设计方程可实现用传统设计方法解决可靠性设计问题。为建立概率设计方程绘制了可靠度下限和安全系数间的关系曲线Rmin -n 。通过实例说明了用概率设计方程解决可靠性设计问题的方法     

随机变量的分布类型对可靠度指标及失效概率的影响研究

在工程结构可靠性设计中,同一个功能函数由于其随机变量的分布类型的不同,所求得的可靠度指标值往往也会不同.为了进一步研究随机变量的分布类型对可靠度指标和失效概率的具体影响,首先简要地介绍了验算点法(JC法)的基本原理,然后利用验算点法(JC法)对相关实例的可靠度指标值和失效概率进行了计算,并重点对随机变量在不同分布类型的条件下所得出的可靠度指标值和失效概率值进行比较,结论为,当可靠度指标或失效概率在一定范围内时,可以不考虑随机变量的实际分布,而采用任何合理且方便计算的分布类型,可使得计算过程大为简化,同时又能满足工程上的精度要求.     

蒙特卡罗法在零件可靠性设计中的应用

蒙特卡罗法简称蒙特法，是一种计算机模拟方法，应用于机械CAD中，可节省时间和劳力，大大提高工作效率，同时确保计算的高效、准确，对可靠性设计提供了保证。本文将此方法应用于零件可靠性设计，得出计算机模拟结果，通过与理论结果比较，验证了此方法的可行性。同传统代数法和矩法计算可靠度相比，蒙特卡罗法无须知道应力和强度分布类型及概率参数，能够有效地解决问题。缺点是为提高计算精度必须进行大量模拟计算，需要较长的计算时间。     

结构振动的模糊可靠性分析

利用随机有限元理论建立结构振动的概率有限元计算公式系统,得出结构固有频率的均值及其方差;根据模糊集合理论的基本原理,在结构振动的可靠性分析中引入共振失效的模糊定义,指出共振准则具有模糊性.在此基础上,提出共振区模糊子集的隶属函数的确定原则,给出了具体的确定方法.根据模糊事件发生概率的定义,导出了结构振动的模糊可靠性的计算公式,考虑到结构具有多阶固有频率,在进行结构振动可靠性分析时,结构应为串联系统,从而解决了结构动态问题的模糊可靠性问题.通过结构振动模糊可靠度的计算实例,验证了该法的有效性和可行性,并指出常规可靠性计算由于不考虑共振区域的模糊性而使计算结果偏大.     

蒙特卡罗法在零件可靠性设计中的应用

蒙特卡罗法简称蒙特法,是一种计算机模拟方法,应用于机械CAD中,可节省时间和劳力,大大提高工作效率,同时确保计算的高效、准确,对可靠性设计提供了保证。本文将此方法应用于零件可靠性设计,得出计算机模拟结果,通过与理论结果比较,验证了此方法的可行性。同传统代数法和矩法计算可靠度相比,蒙特卡罗法无须知道应力和强度分布类型及概率参数,能够有效地解决问题。缺点是为提高计算精度必须进行大量模拟计算,需要较长的计算时间。     

船舶结构概率损伤容限分析

损伤容限设计是一种先进的现代设计思想,为了使这种设计建立在可靠性分析的基础上,根据概率断裂力学理论,分别建立了具有裂纹型初始缺陷结构和受损结构在裂纹扩展中结构疲劳寿命及其可靠性估算的动态模型．在给出了结构设计参数的分布函数后可求得一组与结构初始损伤、结构使用年限和剩余寿命、设计应力等有关的动态可靠性曲线,由此可获得保证一定可靠度的结构的损伤容限,并在设计时选取具有给定可靠度的各种设计参数,或给定设计参数后估计所设计结构的可靠度．     

非平稳激励下结构动力可靠度计算

在非平稳激励下,讨论了结构的动力可靠性:对响应为高斯分布时,给出了以概率乘积形式表示的可靠度表达式;对更广泛的分布形式,文中利用有序统计和极值理论,给出结构响应的可靠度简化计算方法.并以某类继电器为例,计算了继电器接触系统的动力可靠性.     

随机变量对土钉墙抗外部稳定可靠性的影响分析

基坑支护结构的稳定性问题具有较强的随机不确定性,传统的安全系数法是一种确值设计法;由于未考虑参数的变异性而具有很大的局限性。结构可靠度理论以承认结构有失稳的可能性为前提,并以失稳概率度量结构的可靠性,相比较而言能够更为科学、客观地反映工程的随机性特质。通过对土钉墙抗整体滑移和倾覆稳定性问题的研究,建立了可靠度分析相应的功能函数;并结合一工程实例采用JC法计算了相应的可靠指标。针对其抗整体滑移这一控制性失稳模式,研究了随机变量概率分布类型、随机变量的均值、变异系数等对可靠指标的影响,总结了相关规律和结论,可以为类似基坑支护工程实践提供一定的理论参考依据。     

轴毂联接的可靠性计算

本文根据概率设计法对轴毂联接的可靠性进行了分析,并举例计算了联接的可靠度。     

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.     

涡轮盘裂纹扩展寿命可靠性灵敏度分析

将可靠性设计理论与灵敏度分析方法相结合,讨论了某型涡轮盘可靠性灵敏度问题,在随机参数概率分布已知的情况下,以Pairs-Erdogan裂纹扩展模型为基础,应用随机摄动理论、矩技术,讨论了某型涡轮盘的可靠性灵敏度问题,并且将提出方法所得的数值分析结果与Monte-Carlo方法计算的结果进行对比验证.给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了设计参数的改变对涡轮盘可靠性的影响,为涡轮盘的可靠性设计提供了理论依据.     

机场跑道宽度可靠性设计方法研究

 为适应现代航空器的发展,更加合理地设计机场跑道平面尺寸,对跑道宽度设计问题进行系统研究。依据飞机着陆过程侧向偏移量的计算公式,将可靠性理论引入到跑道宽度的设计中,弥补了以往仅依靠飞行要求和经验来确定跑道宽度的不足。对某地多年气象资料统计分析和飞机着陆轮迹横向分布规律实测分析,结果表明：跑道侧风去除部分静风后服从极值I 分布,着陆轮迹服从正态分布。基于蒙特卡洛法,通过matlab 软件分别计算不同失效概率所需的跑道宽度,并对现有跑道宽度进行了可靠性评价。计算结果表明,跑道宽度对空气相对密度变化不敏感,现有跑道宽度的理论失效概率与实际失效概率比较接近,具有较大实际意义。     

基于鞍点逼近的车辆零部件可靠性优化设计

将可靠性理论与优化技术相结合,讨论了车辆零部件的可靠性优化设计问题,提出了可靠性优化设计的数值计算方法.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,得到了外载荷作用下随机响应的概率密度函数和分布函数.通过与Monte-Carlo方法对比分析,可知利用该方法得到的计算结果精度高,并且计算速度快.因此用鞍点逼近法计算车辆零部件的可靠度为车辆零部件的可靠性优化设计奠定了理论基础,保障了在车辆零部件的可靠性优化设计中迅速、准确地得到车辆零部件的设计信息.     

波流联合作用下海底管跨疲劳失效的分析

针对由涡激振动引发的海底管跨疲劳失效，提出管跨非线性涡激振动失效可靠性分析方法，引入波浪和海流对管跨的联合作用以及管跨所受轴力，并考虑管跨海底土壤支撑端的实际工况，建立了管跨段的垂向非线性振动方程及其边界条件．通过模态分析，求得振动方程的固有振型，并以此为基础，推导和建立方程解的关于时间域的微分方程组，运用时频分析方法，由波浪谱推得的波、流力谱作为振动方程的输入谱，计算得到相应的输出谱，进而确定位移和应变等各种响应随机过程的概率分布，结合可靠性理论确定管跨的疲劳失效概率．最后，通过实例的计算与分析，确定几个重要参数对管跨疲劳失效的影响程度．     

高压交联聚乙烯电缆绝缘结构的可靠性设计方法

采用可靠性理论中的应力-强度干涉模型来设计交联聚乙烯（XLPE）电缆绝缘厚度，通过考虑绝缘强度的概率分布与所承受电压分布之间的相互干涉来计算绝缘可靠度。采用的可靠性设计方法可以使所设计的国产220kV XLPE电缆绝缘厚度从27mm减薄到23mm。计算结果表明，在制造过程中，减小绝缘厚度分布的标准差可以提高电缆的可靠度。     

天然叠层橡胶支座水平刚度的概率统计分析

以橡胶支座剪切模量作为水平刚度的变量参数,对同一厂家、同一直径天然叠层橡胶支座剪切模量的概率统计特性进行了研究。借助matlab软件,进行卡方以及KS假设检验,从而得出了其概率分布形式及相应参数。然后通过将各样本符合的分布分别转化成标准分布形式以增加样本数量来判断哪种拟合形式更优。结果表明,同一厂家、同一直径支座剪切模量更好地服从极值Ⅰ型(最小值型)分布。以上结论可为更准确地分析隔震结构的可靠度,明确其目标可靠度,完善基于概率理论的隔震结构设计方法提供依据。     

结构可靠性优化设计的证据理论和微分演化方法

采用证据理论作为传统概率的替代方法处理不精确的数据信息,提出了基于证据理论的可靠性优化设计方法.该方法针对给定的失效概率许用值Pf,通过计算证据理论的不确定测度Pl(F),以Pl(F)Pf作为可靠性约束条件的替代模型进行可靠性优化设计.为了降低基于证据理论不确定量化分析的计算成本,引入微分演化优化算法计算区间边界值.以典型桁架结构形状优化问题为例,验证了所提出方法的准确性和有效性.     

求解双线性单自由度复合随机系统

在单自由度线性复合随机系统研究及Monte Carlo法模拟的基础上,引入求解随机问题的非线性改进随机摄动法,将双线性单自由度随机结构看成是均值结构及其变分,假定反应的概率分布类型为正态分布或均匀分布,从而将双线性复合随机微分方程展开为线性摄动随机微分方程,然后与虚拟激励法结合,迭代求解随机反应.算例的计算结果表明,将非线性改进随机摄动法与虚拟激励法结合,所得的非线性复合随机振动系统的随机反应还是较为准确的.为取得更精确的计算结果,反应的概率分布类型的正确选择很重要.     

混凝土剪力墙受剪承载力可靠度分析

针对我国规范未对剪力墙受剪承载力可靠指标进行校准,本文研究钢筋混凝土剪力墙受剪承载力的可靠度水平.根据剪力墙抗剪公式所依据的试验及试件情况,收集并筛选截面型式、混凝土类型、配筋型式、破坏形态等方面与其一致的74片剪力墙试验数据,对试件承载力的试验值与规范公式计算值进行分析,得出剪力墙受剪承载力计算模式不定性统计参数,进而得出抗力统计参数和概率分布类型;采用考虑基本变量概率分布类型的验算点法进行可靠指标计算.结果表明:现行规范剪力墙受剪承载力可靠指标低于目标可靠指标3.7的要求,其中荷载效应比、剪跨比、轴向压力、配筋率、混凝土强度等级对可靠指标影响较小,风荷载与永久荷载效应比对可靠指标影响较大,分布钢筋采用HPB300时的可靠指标在同等条件下较小.为保证剪力墙受剪承载力可靠指标满足目标可靠指标要求,引入承载力调整系数0.95对现行计算公式进行修正,修正后计算公式的可靠指标均值为3.738.     

基于可靠性试验的飞机振动环境测试与数据处理

飞机振动响应采用计算手段确定存在较大的误差,为保证飞机机载产品可靠性试验的有效性,相关国、军标准推荐优先使用实测振动应力．为准确合理地确定可靠性振动应力,对某型号飞机进行了全机振动环境数据的实测、处理与归纳,提出了基于可靠性试验的环境数据处理方法．利用动压作回归参数,对实测数据进行归纳,得到了较高拟合优度的结果,有较强的工程适用性．