考虑不确定性因素的时变可靠度计算方法

针对机械设备在使用过程中受到的时变不确定性因素(如荷载、环境及材料自身等因素)影响,建立了基于随机微分方程的时变可靠性预测模型,提出了考虑不确定性因素的时变可靠度计算方法.该方法考虑了机械零件强度和工作应力的演化过程,能够计算出机械零件在任意时刻的可靠度,解决了用概率设计方法设计的机械零件仅知道其设计可靠度而不知道零件在使用期间任意时刻可靠度的问题,可以对复杂不确定性因素作用下的设备进行时变可靠性评估,进而对使用期的可靠性指标变化趋势进行预测,为设备的维修和维护提供参考.     

一种新型并联机构运动可靠性灵敏度分析

运动可靠性是机构动态运动精度的反映,是评价机构质量的重要指标。以往并联机构运动精度分析中,往往忽略输入误差的随机性,造成评价结果不准确。首先基于位置反解和一阶泰勒展开,建立了一种新型并联机构静态位置误差模型。应用误差模型,考虑各个原始输入误差的随机性,推导了机构运动可靠性数学模型,给出了评价机构运动可靠性高低的量度和计算方法。应用解析法灵敏度分析,定量地考察了各个原始误差对机构运动可靠性的影响,给出了求解机构任意点位置误差落入许用精度范围内的可靠度对21个原始误差源的敏感程度的计算方法。运动可靠性灵敏度分析是机构优化设计和精度综合的基础。     

时变不确定性机械设计方法

针对机械零件的应力和强度在不确定因素作用下的时变性,基于含有时变和随机因素的时变可靠度计算模型,提出了包含时变和随机因素的时变不确定性机械设计方法. 该方法以当前时刻为时间分析起点,不但考虑应力和强度受到随机因素的影响,而且考虑了在某一时刻t应力和强度的分布,讨论了其求解方法. 该方法是基于时变可靠度计算模型的时变概率设计方法,它同样可以应用于其他领域如结构工程领域.     

基于MATLAB凸轮机构的可靠性设计

凸轮机构作为汽车配气机构的重要部件之一,其建模精度、制造误差等不确定性因素必然会影响凸轮机构的精度和可靠性。本文在凸轮轮廓方程的理论推导基础上,建立了凸轮机构的运动误差模型;并基于凸轮机构的运动误差概率模型,建立凸轮机构的可靠性分析模型。通过MATLAB软件仿真获得凸轮机构的点失效概率和时变失效概率随角度的变化情况,该结论为汽车配气机构中的凸轮型线的设计提供一定的理论基础和数据支撑。     

复杂机械系统时变不确定性设计方法

考虑机械系统参数随时间的演化,基于连续时间模型和伊藤引理,推导建立了多参数复杂机械系统时变不确定性计算模型,将系统整体时变不确定性由其漂移函数和波动函数表达,系统漂移函数和波动函数则由底层时变参数的漂移率和波动率决定,从而解析了机械系统时变不确定性设计的原理。与传统方法相比,该多参数复杂机械系统时变不确定性设计方法既可以针对各零件(或子系统)进行时变不确定性设计,也可以建立统一的系统状态方程,针对复杂机械系统进行不确定性设计,并且算得的系统可靠度是动态的,可以预测未来任意时刻的可靠度,从而为系统的未来发展趋势提供先期预警,为设备维护提供指导。通过具体算例,说明了该设计方法的应用。该设计方法具有普适性,可以推广应用于城市公交系统、城市给排水系统、燃气系统、核电系统等的时变不确定性设计和可靠性分析。     

基于可靠性的柔顺微夹持机构几何非线性拓扑优化

为减少因制造过程中的不确定性因素而导致的机构性能下降现象,文中给出了一种基于可靠性的柔顺机构几何非线性拓扑优化设计方法.首先,建立增量形式的平衡方程,采用Total-Lagrange描述方法和Newton-Raphson载荷增量求解技术获得几何非线性的结构响应.其次,考虑几何尺寸及作用荷载大小的不确定性,建立柔顺机构多目标拓扑优化数学模型.目标函数以平均柔度最小和几何增益最大来满足机构的刚度和柔度需求;可靠度的概率约束采用一次可靠度方法计算;目标函数灵敏度分析采用伴随求解技术;拓扑优化采用固体各向同性材料插值方法,并用移动渐近方法进行迭代求解.最后,以柔顺微夹钳的可靠性拓扑优化为例进行研究,发现基于可靠性的拓扑优化所得机构比确定性拓扑优化所得机构更合理,说明文中所提方法是正确和有效的.     

平面轨迹机构多目标的运动精度可靠性评价

提出了一种多尺寸概率综合法,对考虑构件杆长公差和运动副间隙的平面轨迹机构进行了运动学设计.构建轨迹点运动误差的概率模型,以运动精度最大失效概率最小化为目标,将可靠性和运动无缺陷作为性能概率约束,建立了机构运动精度可靠性概率优化设计数学模型,并验证了模型的有效性.在满足给定运动输入输出关系的前提下,优化出了各配合方案的最优杆长及允差等设计参数.根据铰点配合方案及优化获得的杆长尺寸公差均值,得到了不同铰点配合间隙对机构运动精度可靠度的影响程度;结合预估制造成本,进行方案综合评价.研究结果表明铰点B,C,A和D的配合间隙对机构运动精度可靠度的影响程度依次增大.兼顾成本和可靠度,给出了最优设计方案.     

基于运动副磨损和原始误差影响的机构运动可靠性分析

在对现有的磨损理论和研究成果进行综合的基础上,建立运动副磨损量的计算模型δw=kpvt,通过机构的运动和受力分析计算在任意位置运动副元素的接触压力和相对运动速度,在运动副连续接触理论和各随机因素符合正态分布的假设下建立机构运动精度可靠性模型,利用编写的MATLAB计算程序对所建立的模型进行实例计算,得出随着工作时间的延长磨损对于机构运动精度的影响越来越突出的结论.利用所建的模型,可以估算机构工作一定时间后的运动精度可靠度,也可以利用该研究结论反过来推算出在给定运动精度要求时机构的工作寿命.     

机构运动可靠性引论

以可靠性工程和机构概率设计等理论为基础，详述了机构位移、速度和加速度的可靠性问题。建立了运动误差与形位公差、制造误差及运动副质量误差等因素的数学模型，给出了三种运动可靠度的计算方法。目的是希望在机构设计和制造阶段，就能够定量分析、评估机构动态质量     

曲柄滑块机构中滑块输出位移的可靠性分析

建立了运动副磨损量的计算模型.通过机构的运动学和动力学分析计算运动副元素之间的接触力和相对运动速度,在运动副连续接触理论和各随机因素符合正态分布的假设下,建立了曲柄滑块机构滑块输出位移可靠度模型,利用编写的Matlab计算程序对所建立的模型进行了实例计算,得出了机构随着工作时间的延长运动副元素的磨损影响越突出的结论.所建的模型可以估算机构工作一定时间后的运动精度可靠度,也可以推算在给定要求下机构的工作寿命.     

System reliability analysis for kinematic performance of planar mechanisms

Based on the reliability and mechanism kinematic accuracy theories, we propose a general methodology for system reliability analysis of kinematic performance of planar mechanisms. The loop closure equations are used to estimate the kinematic performance errors of planar mechanisms. Reliability and system reliability theories are introduced to develop the limit state functions （LSF） for failure of kinematic performance qualities. The statistical fourth moment method and the Edgeworth series technique are used on system reliability analysis for kinematic performance of planar mechanisms, which relax the restrictions of probability distribution of design variables. Finally, the practicality, efficiency and accuracy of the proposed method are demonstrated by numerical examples.     

驱动桥时变不确定性设计

针对驱动桥在使用过程中会受到随时间变化的不确定性因素的影响,建立了基于随机微分方程的驱动桥时变设计数学模型,并结合多元随机变量的分布参数,提出了考虑不确定性因素的驱动桥零件时变设计方法,并以半轴的时变设计作为算例进行了说明.该方法考虑驱动桥零件强度和应力的动态演化,使驱动桥产品的可靠性得到动态安全评价.算例设计体现了时间尺度对设计的影响,并在满足性能要求的前提下有效地减少了零部件的尺寸.     

车与两轮车事故中驾驶员转向行为影响因素研究

为研究车与两轮车事故中驾驶员转向行为的影响因素,本文对172例车与两轮车真实案例进行统计分析,从中挑选出65例车辆具有驾驶转向行为的事故案例,并利用PC-CRASH对其进行事故再现仿真。运用Logistic回归模型对事故数据进行分析,得到驾驶员转向行为的显著性影响因素,最后利用拟合优度检验法和预测准确度检验法验证了模型的可靠性,置信度为95%时,模型的回判正确率为87.7%,具有良好的预测效果。结果表明：在车与两轮车事故中车流量、两者相对距离以及本车速度对驾驶员转向行为影响显著性较高,发生比依次为0.049、0.036、0.025,在车辆横向辅助驾驶系统开发及转向策略确定时应作为重点考虑因素,本研究可为汽车自动驾驶、紧急转向系统等汽车主动安全技术的研发提供参考价值。     

重型汽车双前桥转向运动学仿真模拟

文章分析了双前桥转向运动学和转向系与悬架运动的干涉,利用ADAMS软件建立了双前桥转向系统的简化运动学模型和增加了悬架运动干涉子模型。运用所建模型对某重型汽车的转向运动进行了仿真计算分析,其分析结果为该车转向系的改进设计提供了理论依据。     

Designing the Instrument Crank-Coupler Mechanism of Linear Output with Least Transmission Ratio Error

IntroductionThecrank couplermechanismwithitsfollowertakinganapproximatelineardisplacement (viz .uniformmotion)iswidelyappliedin precisioninstrumentsandmeters.InthefirstpartamplificationmechanismofanaviationheightmeterasshowninFig .5 ,thedisplacementofasensiblediaphragmbox 1(slider)isrequiredtobeconvertedlinearlyintotheangulardisplacementofasectorgear 3rigidlyconnectedwithaswingbar (orcrank)AB .Anotherexampleisaguide barmechanismofautomaticrecorderasshowninFig .6 .WhenthecrankABrotates ,thep…     

基于效能分析的网络可靠性评估模型

为了实时有效地评估现实网络的可靠性,针对目前可靠性分析方法大多基于静态模型的问题,提出了一种基于效能的网络可靠性评估模型.在使用Weibull函数表示故障率模型的基础上建立了链路和节点效能的时变模型,并根据求解全网可靠性的一般方法得到整个网络的时间效能模型,通过网络效能的变化动态评价网络的可靠性.实验仿真结果表明,该网络效能模型在可修复系统与不可修复系统中能够客观描述网络效能随时间的变化.随着时间的增长,对于故障率时不变系统,网络效能将趋于稳定值;而对于故障率时变系统,网络效能将趋于0.时变故障系统模型更加适合于实时的网络效能分析,为网络可靠性的分析提供了更加有效的方法.     

基于时变可靠度的梁桥性能退化研究

通过分析混凝土结构耐久性退化原理,得到钢筋和混凝土材料性能的时变过程,进一步建立抗力与荷载的随机过程.通过将设计基准期等分成N段,求得每段内的可靠度,根据可靠度的概率意义得到时变可靠指标.比较了JC法与蒙特卡罗抽样法的计算精度,结果表明可以用JC法代替蒙特卡罗法计算时变可靠度指标.研究了混凝土保护层厚度和荷载变化对时变可靠指标的影响.     

线控独立转向-悬架导向机构的设计与分析

为了消除车轮跳动过程中悬架导向机构与转向杆系的干涉,实现精确独立转向,提高系统集成度,使无驱动半轴传动的全轮线控独立转向电动汽车前后轮采用相同的独立悬架-转向轮模块化结构,提出了一种一体化线控独立转向-悬架导向机构.根据空间机构学理论推导出该导向机构运动分析公式,利用MATLAB分析了单一变量对悬架动力学参数的灵敏度,确定优化设计变量.运用ADAMS/Car建立该导向机构的虚拟样机模型,在ADAMS/Insight模块中对其进行运动学灵敏度分析,找出关键优化设计变量并对其优化,改善悬架运动性能.     

工程随机力学及可靠性理论中的若干问题（上）

简要介绍了国内外工程随机力学及工程可靠性研究动态,以实际工程问题为背景,从若干方面阐明了实际工程中的不确定因素,并结合河海大学所做的工作,介绍了随机有限元法,随机场的离散,工程结构点可靠度,体系可靠度,时变可靠度,非线性材料的随机力学方法以及随机动力问题５个方面的研究现状和工程应用情况。