桁架结构随机有限元的可靠性分析

研究基本随机变量对结构可靠性的影响,针对桁架结构分别或同时考虑了结构的物理参数、构件的几何参数以及作用荷载等的随机性,提出了将确定性有限元随机化的方法,结合H-L(Hasofer-Lind)几何法,分别以结构的位移与应力响应作为功能函数,得到结构中构件的最小可靠指标.通过算例表明随机变量的变异系数对构件可靠指标有较大影响,当同时考虑多个基本随机变量时,结构响应呈现出很强的随机性,基于随机有限元的可靠性分析方法具有一定普适性、可行性与实用性.＃     

涡轮增压器压气机叶片静强度可靠性分析

应用有限元法对某增压器气机叶片进行了静应力分析与计算,得到危险点的应力均值,然后通过改进的一次二阶矩法对该叶片进行了静强度可靠性分析,在该方法中引入了多元线性回归法来这状态函数。结果分析表明该叶片是可靠的。     

涡轮增压器压气机叶片静强度可靠性分析

应用有限元法对某增压器压气机叶片进行了静应力分析与计算,得到危险点的应力均值,然后通过改进的一次二阶矩法对该叶片进行了静强度可靠性分析,在该方法中引入了多元线性回归法来逼近状态函数．结果分析表明该叶片是可靠的     

基于随机有限元的车辆结构可靠度分析研究

提出了一种运用可靠度理论中的改进一次二阶矩法和有限元分析相结合的方法,并以转向架结构为对象,对构架侧梁关注部位进行了可靠度分析.分析考虑了结构、材料及外载荷的随机离散性,给出了结构的可靠度指标,同时通过各随机变量的灵敏度分析,给出了它们对结构设计与制造可靠性的影响程度.     

采煤机滚筒结构的可靠性分析

本文将滚筒结构简化为串联系统,利用有限元法计算应力,然后进行可靠度计算以及可靠度对随机变量变差系数的敏感性分析.本文给出的方法,对矿山机械的可靠性分析具有普遍意义.     

弹簧托辊的可靠性灵敏度分析

对弹簧托辊的弹簧进行可靠性设计时,由于随机变量数量较多,可靠性分析的效率较低。针对这一问题,讨论了弹簧托辊应力-强度可靠性灵敏度计算问题。分析过程中,将各随机变量参数按其对可靠性灵敏度的影响程度排列,影响大的按照随机变量处理,影响小的则按照确定型变量处理。算例表明,弹簧托辊剪切强度和抗拉强度的变化对弹簧托辊总体强度的灵敏度较剪切应力和正应力对弹簧托辊总体强度影响的灵敏度大,控制强度向大的方向波动比控制应力向小的方向波动产生的效果明显。该研究为弹簧托辊的可靠性设计提供了快速准确的分析方法。     

齿轮传动模糊可靠性研究

本文在可靠性设计的基础上,即通过分析齿轮应力和强度随机变量及其分布,应用模糊论方法建立起齿轮强度模糊可靠性设计模型,并导出了设计公式。解决了“应力大约为某值”的齿轮模糊失效概率和可靠度计算问题。本文提供的方法,可以充分利用现有设计资料,数据,较方便地解决带有模糊信息的齿轮可靠性设计问题。并可通过调整隶属函数和控制阀值λ,以适应不同的齿轮工况条件,这完全符合人的设计思想和齿轮设计规律。     

基于蒙特卡洛法的水泥冷却机篦板可靠性分析

水泥熟料篦冷机的篦板可靠性在实际工程中具有重要的理论意义和工程价值.借助结构工程可靠性分析方法,提出用蒙特卡洛方法模拟得到水泥冷却机篦板在工作条件下随机变量的样本值,并结合有限元方法计算篦板在不同初始温度下的最大等效应力值,由此求出可靠性的方法,从而得到了一些有意义的结论.     

灾害性海洋环境下深水立管结构可靠性研究

针对南海深水海域可能出现的灾害性海况条件,基于先进的深海浮式平台系统时域耦合分析和立管结构有限元动力响应计算的结果,采用广义极值理论,通过对非线性随机动力响应结果的数值拟合,研究了灾害环境下载荷概率模型的构建方法.基于结构可靠性技术,分析了立管构件的屈服极限状态,并进行了立管系统失效概率的求解及随机变量敏感性分析.结果表明,所提出的方法能充分考虑了深海平台系统的耦合效应,可以为灾害性海况下深水立管的可靠性评估提供有益的参考.     

基于热分析的齿轮模态及共振可靠性灵敏度研究

为了研究温度对齿轮结构模态的影响及程度,在齿轮热-结构耦合分析的基础上对齿轮进行了模态分析,将不同工作条件下模态分析结果进行比较,分析温度场对齿轮模态的影响;在考虑温度场这一因素下采用概率设计方法的MonteCarlo模拟法对齿轮进行共振可靠性灵敏度分析.结果表明:由温度变化所引起材料力学性能的变化对各阶固有频率影响的程度不同,由热应力引起的固有频率变化小于由材料力学性能变化引起的固有频率变化;各随机变量中齿轮的模数对共振可靠性的影响最大,分析结果更符合实际工况,为齿轮可靠性设计开辟了新思路.     

基于概率密度演化的风机基础疲劳可靠度计算

风机底部基础在风荷载作用下会产生疲劳破坏.为了研究风荷载作用下风机的疲劳可靠性,将随机脉动风荷载进行正交展开,用数论选点法和概率密度演化方法将展开的风荷载模型用于风机塔身的疲劳可靠度计算.采用推力系数法计算风荷载作用下风机基础较危险部位的应力时程,然后用雨流计数法统计该点的疲劳损伤,将其代入概率密度演化方程并通过差分计算可求得疲劳损伤的概率密度函数.通过累计疲劳损伤小于1的概率可求得危险部位的疲劳可靠度,也就是整个基础的疲劳可靠度.以一3 MW风机作为算例验证了本文方法的有效性,应用概率密度演化方法,可以精确地给出基础在风荷载作用下的疲劳可靠度,本文成果对于近似工况的风机基础疲劳可靠度的计算具有借鉴意义.     

剪力滞效应下箱型梁的可靠度分析

为了能够对箱型梁进行可靠度分析,通过结合基于附加挠度的一维离散有限元法和摄动随机有限元法建立了箱型梁新的随机分析方法。据此,建立了求解可靠指标的两种方法：基于验算点的迭代算法和其简化迭代算法。考虑第一种工况为弹性模量随机,第二种工况为弹性模量和荷载同时具有随机性,用两种方法对箱型梁进行了可靠度计算。结果表明：在对箱型梁进行可靠度分析时,随机参数选择不同变异系数情况下,两种方法存在误差相差不大;在变异系数不超过0.15时,与蒙特卡洛有限元法计算结果相比有较好的计算精度,第一种方法在两种工况下的误差分别小于4.66%和4.09%,第二种方法在两种工况下的误差分别小于6.28%和4.52%;随着随机参数变异性的增大,箱梁结构的计算可靠度相应降低;在弹性模量具有随机性的基础上,荷载具有随机性时,箱梁结构的可靠度也会相应降低。可见,在工程中需要考虑参数的随机性对箱梁可靠度的影响。     

汽车零件磨损渐变可靠性分析

为研究车辆零件在磨损作用影响下的可靠性问题，将零件结构尺寸最大磨损量考虑到渐变可靠性模型中，得到随时间变化的可靠性状态方程的数学模型，并利用二阶矩和随机摄动法得出动态可靠性指标，进而获得零部件的渐变可靠性及灵敏度的定量分析结果.通过算例与蒙特卡洛相结合验证了该方法的有效性，拟合得到了零部件磨损渐变可靠性分布规律曲线和灵敏度曲线，很好地反映了零部件几何尺寸在磨损状态下危险截面的可靠性变化情况，为车辆零件的磨损渐变可靠性研究提供了理论参考.     

受非平稳地震作用的密肋复合墙体的可靠度分析

通过数值计算对受非平稳随机地震作用的密肋复合墙体的动力可靠度进行分析.首先将随机地震动模型表示为均匀调制的非平稳地震动模型,通过振型叠加法求出随机地震反应的功率谱密度和均方值;其次应用首次超越破坏准则给出结构随机地震反应动力可靠度的具体计算公式,并给出结构在弹塑性状态时的界限值;最后对有限元建模时视为实体模型的单层密肋复合墙体与同模型尺寸的框架和剪力墙的动力可靠度进行了计算,对比分析了3种结构在多遇地震和罕遇地震作用下的动力可靠度.结果表明,密肋复合墙体的动力可靠度介于框架与剪力墙之间,密肋壁板结构是一种安全可靠的新型结构.     

基于实测载荷特性的玉米联合收获机车架疲劳特性分析

智慧农机的发展需要丰富的技术储备,为了解玉米联合收获机车架的疲劳寿命情况,基于实测载荷特性完成了玉米收获机车架复杂工况下疲劳特性分析;通过理论及仿真分析,并充分考虑实践经验确定测点,采集有效载荷信号,并完成信号分析;基于有限元方法对车架进行相关特性分析,并利用实测载荷完成随机振动分析,得到的危险节点的应力功率谱,结合材料S-N曲线及疲劳累计损伤原则对车架进行时域及频域疲劳寿命分析;利用随机振动分析得到不同车速下最大应力功率谱曲线和实测应力功率谱,基于Drilik经验公式对车架危险部位进行寿命计算。结果表明:疲劳薄弱的位置出现在纵梁之间的连接处、驾驶室支座与车架连接处及后桥与尾部车架连接处,这些位置的疲劳寿命一般处于10~6上,车架其余位置寿命均在10~7以上。研究结果为车架的设计及优化提供了理论依据。     

实况下机械零件的动态可靠性分析

考虑不同工况下载荷变化和强度退化对机械零件可靠性的影响,采用雨流计数法对工况载荷进行统计处理,运用Goodman直线修正法与线性积累损伤法则估计出零件的疲劳寿命.在此基础上,利用等时间段内最大载荷替代载荷变化,Gamma过程模拟强度随机退化的方法来建立渐变可靠性数学模型,最后由随机摄动理论和四阶矩法相结合推导出可靠性灵敏度的表达式.以采煤机扭矩轴为例,估算出扭矩轴在实际载荷下的疲劳寿命,给出各参数变量在疲劳寿命内动态可靠性灵敏度变化规律,分析了参数变量改变对扭矩轴可靠性的影响,并用Monte Carlo仿真进行了验证,结果表明所采用的动态可靠性分析过程符合实际工况,能够为实况下机械零件的动态可靠性分析提供一种方法.     

应变疲劳可靠性分析的有限元法

将随机有限元与可靠性理论相结合来计算应变疲劳可靠性．随机有限元采用Taylor展式随机有限元法。可靠性理论采用改进的一次二阶矩法．针对复杂的交变载荷，采用运动强化模型反映塑性应变引起的各向异性和包辛格效应．应力应变曲线以骨架曲线形式表示，描述材料塑性性质和记忆特性，屈服应力增量可用来解决包括材料循环硬化或循环软化影响在内的塑性滞后现象．运用随机有限元计算出局部多轴应力应变的随机响应，推导出了局部应变偏导的迭代格式，从而可求出功能函数的偏导数，根据改进的一次二阶矩法计算可靠度系数．     

考虑载荷作用次数的失效相关系统可靠性模型

研究了随机载荷作用次数对系统可靠性的影响,运用载荷-强度干涉模型和顺序统计量理论建立了随机载荷多次作用下的失效相关系统可靠性模型.考虑系统中零件的失效相关性,在不作独立假设的前提下,运用系统级载荷-强度干涉模型建立了串联系统和并联系统可靠性模型;根据随机载荷作用的统计学意义,运用顺序统计量理论建立了载荷多次作用时等效载荷的累积分布函数和概率密度函数,在此基础上,建立了载荷多次作用下的失效相关系统可靠性模型.并运用Monte Carlo方法对随机载荷多次作用下的失效相关串联系统可靠性模型进行了仿真实验,验证了本文模型的正确性.     

基于裂纹失效区域的分体式刀盘可靠性计算

全断面岩石掘进机(tunnel boring machine,TBM)工作时刀盘表面会产生大量裂纹,针对这种情况提出一套裂纹区域划分法,在此基础上建立可靠度计算模型.首先,根据受力及结构形式的不同划分刀盘易发生裂纹的危险区域,然后运用雨流计数法获取应力幅值.以裂纹疲劳损伤累积为基本变量,创建TBM刀盘裂纹扩展形式的可靠度计算模型.以中天山隧道工程TBM刀盘为例,刀盘易发生裂纹的部位可划分为10个区域.TBM掘进4 km时可靠度的计算结果与实际工程相符.刀座焊接处最易发生疲劳破坏,维修时应采取措施防止其裂纹扩展.